Diseño de los componentes hidráulicos deun sistema de recirculación acuícola y el
diseño estructural de los tanques de cultivo
Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Authors Arescurenaga Ochoa, Álvaro Francisco
Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Rights info:eu-repo/semantics/openAccess
Download date 21/07/2022 11:15:35
Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Link to Item http://hdl.handle.net/10757/621695
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
Facultad de ingeniería
Carrera de Ingeniería Civil
Diseño de los componentes hidráulicos de un sistema
de recirculación acuícola y el diseño estructural de los
tanques de cultivo
Proyecto profesional para optar por el título de Ingeniero Civil
Autor:
Álvaro Francisco Arescurenaga Ochoa
Asesor:
William Sánchez Verástegui
Lima 2016
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Dedico esta tesis a mi hermano, a mis padres, mis abuelos, familia y
amigos cuyo aliento ha sido el cimiento y motor para lograr mis
objetivos.
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Tabla de contenido
CAPÍTULO 1 : INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 8
1.1 OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 8
1.2. JUSTIFICACION ....................................................................................................................................... 8
1.3. ALCANCE .............................................................................................................................................. 9
CAPÍTULO 2 : MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 10
2.1 ACUICULTURA. ..................................................................................................................................... 10
2.1.1. Definición : .............................................................................................................................. 10
2.1.2. Historia : .................................................................................................................................. 10
2.1.3. Técnicas ................................................................................................................................... 11
2.2. INFORMACION DE PEZ DE CULTIVO ........................................................................................................... 35
2.2.1. Ciclo de vida ............................................................................................................................ 36
2.2.2. Cultivo y producción de alevines ............................................................................................. 37
2.2.3. Cultivos mono sexo ................................................................................................................. 39
2.2.4. Alimentación ........................................................................................................................... 39
2.2.5. Calidad de agua ...................................................................................................................... 41
2.3. TRATAMIENTO DE AGUAS....................................................................................................................... 42
2.3.1. Pretratamiento: ...................................................................................................................... 43
2.3.2. Tratamiento primario .............................................................................................................. 44
2.3.3. Tratamiento secundario .......................................................................................................... 44
2.3.4. Tratamiento terciario .............................................................................................................. 45
2.3.5. Desinfección ............................................................................................................................ 46
2.4. FUNDAMENTO HIDRAULICO .................................................................................................................... 46
2.4.1. Volumen de control ................................................................................................................. 46
2.4.2. Conservación de la energía. .................................................................................................... 46
2.4.3. Bombas: .................................................................................................................................. 48
2.4.4. Tuberías................................................................................................................................... 49
2.4.5. Canales .................................................................................................................................... 51
2.4.6. Tanque .................................................................................................................................... 52
2.5. FUNDAMENTO ESTRUCTURAL ................................................................................................................. 52
2.5.1. Diseño estructural ................................................................................................................... 53
CAPÍTULO 3 : DATOS DEL PROYECTO ................................................................................................... 59
3.1. DESCRIPCION. ..................................................................................................................................... 59
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3.2. UBICACION. ........................................................................................................................................ 59
3.3. ANALISIS DE LA DEMANDA ..................................................................................................................... 60
3.4. ANALISIS DE FUENTE DE AGUA ................................................................................................................ 70
CAPÍTULO 4 : DISEÑO DE INGENIERÍA .................................................................................................. 73
4.1. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE PRODUCCION .............................................................................................. 73
4.2. TANQUES DE PRODUCCION..................................................................................................................... 78
4.2.1. Volumen de agua .................................................................................................................... 78
4.2.2. Número de tanques y dimensiones ......................................................................................... 78
4.2.3. Tiempo de retención hidráulico ............................................................................................... 80
4.2.4. Drenaje principal y secundario ................................................................................................ 81
4.2.5. Diseño estructural ................................................................................................................... 83
4.3. SISTEMA DE DRENAJE ........................................................................................................................... 87
4.3.1. Drenaje Principal ..................................................................................................................... 88
4.3.2. Filtro secundario ..................................................................................................................... 90
4.3.3. Drenaje secundario ................................................................................................................. 93
4.4. SISTEMA DE FILTRADO ........................................................................................................................... 96
4.4.1. Distribuidor ............................................................................................................................. 96
4.4.2. Sedimentador .......................................................................................................................... 98
4.4.3. Filtro biológico ...................................................................................................................... 104
4.5. REDES DE ABASTECIMIENTO ................................................................................................................. 111
CAPÍTULO 5 : ANÁLISIS ECONÓMICO ................................................................................................. 117
5.1. PRESUPUESTO ................................................................................................................................... 117
5.1.1. Iniciales ................................................................................................................................. 117
5.1.2. Planta .................................................................................................................................... 118
5.1.3. Procesamiento ...................................................................................................................... 120
5.2. COSTOS DE PRODUCCION ..................................................................................................................... 121
5.2.1. Costo de materia prima, insumos y otros ............................................................................. 121
5.2.2. Costo de los servicios............................................................................................................. 122
5.2.3. Costo de la mano de obra ..................................................................................................... 123
5.2.4. Capital de trabajo ................................................................................................................. 125
5.3. PRESUPUESTO DE INGRESOS Y EGRESOS .................................................................................................. 126
5.3.1. Módulo de ingresos ............................................................................................................... 126
5.3.2. Estructura de capital ............................................................................................................. 126
5.4. FLUJO DE FONDOS .............................................................................................................................. 130
5.4.1. Estado de resultados ............................................................................................................. 130
5.4.2. Flujo de fondos económicos .................................................................................................. 130
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5.4.3. Flujo de fondos financieros ................................................................................................... 131
5.5. EVALUACION ECONOMICA Y FINANCIERA DEL PROYECTO ............................................................................. 132
CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 134
RECOMENDACIONES .......................................................................................................................... 135
BIBLIOGRAFÍA: ................................................................................................................................... 136
ANEXOS: ............................................................................................................................................ 140
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CAPÍTULO 1 : INTRODUCCIÓN
1.1 Objetivos
La presente tesis tiene como objetivo diseñar los componentes hidráulicos, estructurales
y económicos de un proyecto de acuicultura con la técnica de circuito cerrado. Se hará
una investigación sobre las tres principales técnicas de acuicultura: Pozas de tierra,
jaulas en el mar y circuito cerrado. Se investigará sobre sus componentes, aplicación y
se hará un balance de los beneficios de las tres.
1.2. Justificación
La presente tesis surge motivada por la siguiente pregunta:
¿Cómo una empresa puede generar alimentos de la más alta calidad, respetando el
medio ambiente y garantizando los puestos de trabajo de sus empleados?
En el escenario que se presenta en los años futuros, es decir, la problemática ambiental
que escalona de manera intensiva, muchas empresas de alimentos ya no se vuelven
rentables por los problemas que tienen. Generar cultivos y comida para satisfacer a la
población ya no puede darse de manera aislada de los impactos ambientales que generen
las técnicas de producción. Es en este escenario que surgen los sistemas de recirculación
para cultivar peces. Estos ofrecen una manera de producción de pescado que genera
huellas ambientales de escala mínima por no decir nula. Por lo cual, no se enfrentan a
los problemas ambientales de los años venideros, ni empeoran los ya existentes. Es por
esto que he considerado pertinente desarrollar mi investigación en este tipo de sistemas
para promover el interés en estos proyectos ingenieriles que ofrecen una serie de
ventajas ambientales.
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1.3. Alcance
• Investigar sobre técnicas de acuicultura: pozas de tierra, jaulas en el mar, circuito
cerrado
• Desarrollar balance sobre beneficios y aplicabilidad de las diferentes técnicas
• Dimensionar un proyecto de circuito cerrado aplicado a la realidad peruana
• Diseñar estructuralmente pozas de cultivo
• Diseñar componentes hidráulicos del sistema
• Analizar viabilidad económica y financiera del proyecto
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CAPÍTULO 2 : MARCO TEÓRICO
2.1 Acuicultura.
2.1.1. Definición :
La acuicultura es, acorde a la “Foundation of United Nation for Food and agriculture”:
“Aquaculture is the farming of aquatic organism in both coastal and inland areas involving interventions in the rearing process to enhance production”1
Esto quiere decir que la acuicultura es el cultivo de peces en zonas tantos costeras, como
el mar y ríos, como en la tierra. Usando técnicas que consigan densidades de producción
elevadas.
2.1.2. Historia :
La acuicultura se desarrolla desde hace miles de años. C.F. Hickling, un autor
inglés de acuicultura, considera que los inicios de esta se originan en el período
de los 2000 a 1000 A.C. en China. Se presume que su origen se dio con la
sedentarización de las poblaciones y se instaura la acuicultura como una
tradición que sigue hasta el día de hoy. El registro más notable data del año
500 A.C., cuando el emperador Fan Lai publica el primer libro sobre esta
ciencia. En este, se detalla los procesos para armar las pozas de cultivo, los
métodos para la crianza de peces, entre otras cosas. Entre los años 906 a
1120 se dan una serie de publicaciones que detallaban el proceso de engorde
del pescado en tanques. Posteriormente, ya entre los años 1300 y 1400, se
dan las primeras publicaciones que detallan al 100% el proceso de acuicultura.
Tanto la estructuración de las pozas, como el uso de fertilizantes e insecticidas,
densidades de cultivo, y rotación en el ciclo de producción. En el año 1639, se
publica en China “The complete book of agriculture”, que tenía un capítulo
dedicado a la acuicultura. Entre los años 1600 hasta la actualidad se siguió
1 Cfr. FAO (2014) ,<<Glossary of aquaculture>> P á g i n a 10 | 141
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dando una tecnificación de la acuicultura para elevar las densidades de
producción para poder satisfacer a las crecientes poblaciones.2
2.1.3. Técnicas
2.1.3.1. Pozas de tierra
Ilustración 1: Pozas de tierra
1. Definición
El sistema de cultivo en pozas se define acorde a la FAO como:
“Pond culture, or the breeding and rearing of fish in natural or artificial basins, is the earliest form of aquaculture with its origins dating back to the era of the Yin Dynasty ….. It is carried out mostly using stagnant waters but can also be used in running waters especially in highland sites with flowing water”3
Esto significa que el cultivo en pozas es la crianza de peces en embalses de
agua naturales o artificiales. Las pozas suelen ser grandes (más de dos
2 FAO <<Fisheries and Aquaculture Department>> 3 Cfr. FAO (2014) <<Aquaculture Systems and Practices: a selected Review>>
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Hectáreas) y de tierra en los cultivos para subsistir. En cambio, en las
empresas donde buscan altos rendimientos, se emplean pozas de concreto de
0.5 a 1 hectárea.
Se usa principalmente aguas en reposo. Los sistemas intensivos tienen
bombas y aireadores que les permiten controlar la calidad y cantidad de agua
que entra a las pozas. También se desarrollan cultivos en aguas con flujo
constante. En estos casos, las pozas se colocan de manera escalonada para
permitir el avance del agua.
Ilustración 2: Pozas escalonadas
Se pueden definir 3 escalas de cultivo:
1. Extensiva:
Bajas densidades de cultivo, embalses grandes, producción baja, sin alimentación
suplementaria
2. Semi intensiva:
Densidades de cultivo altas, alimentación suplementaria, embalses pequeños, manejo y
control del agua
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3. Intensiva:
Control diario de alimentación, producciones altas, mayores rendimientos económicos.
La siguiente tabla muestra un comparativo entre las 3 escalas de cultivo para distintos
parámetros.
Tabla 1: Comparativo de cultivo extensivo, semi intensivo e intensivo de crianza en
pozas
Parámetro Extensiva Semi- Intensiva Intensiva
Especie usada Monocultivo o policultivo Monocultivo Monocultivo
Densidad cultivo Moderada Mayor que extensiva Máxima
Diseño de Ingeniería y planta
Puede o no estar bien diseñado Con provisiones para manejo
efectivo de agua
Diseño de ingeniería a medida con
aireadores y bombas para control de agua
Pozas grandes Pozas medianas (<2 ha) Pozas pequeñas 0.5 a 1 ha
Pozas pueden estar limpias Pozas limpias Pozas limpias
Fertilizante Usados para elevar productividad Usados regularmente No usados
Pesticidas No usados Usados regularmente para
prohylaxis
Usados regularmente para prohylaxis
Comida y régimen alimenticio
Ninguno Alimentación continua de
comida de alta calidad
Alimentación permanente de comida de alta
calidad
Alimentos formulados pueden
ser usados
Frecuencia de cultivo anual 2 2.5 2.5
Calidad de producto
Buena calidad Buena calidad Buena calidad
Especie de cultivo dominante pero
puede haber otras
Confinado a especie de cultivo Confinado a especie de cultivo
Tamaños variables Tamaños uniformes Tamaños uniformes
Fuente: Aquaculture systems and practices: A selected Review
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2. Beneficios y Desventajas
A. Impacto Ambiental
El cultivo en pozas es el método que toma las mayores áreas de cultivo. Es
común que los proyectos usen varias hectáreas de terreno. La empresa
“AQUAPERU” ha desarrollado un cultivo intensivo en el norte del país que
ocupa 40 hectáreas, requiere un flujo de 6 m3/s y produce alrededor de 2200
toneladas anuales.4
Ilustración 3: Planta de AQUAPERU
El problema de estos grandes proyectos acuícolas son las extensas áreas que
toman y los altos requerimientos de agua. Esto significa que se reduce el
hábitat de las especies nativas, y la cantidad de agua que se dispone, tanto
para los animales como para consumo humano.
Los manglares sirven como un espacio para el desarrollo y apareamiento de
varias especies de peces. Alrededor de 2174 hectáreas de estos bosques han
sido destruidos en la costa Este de la India para dar espacio a proyectos
acuícolas en el período de 1987 a 1999.5
En Taiwan existe el problema de la depredación de los manglares y, además,
hay grandes problemas con la calidad del agua por los efluentes del cultivo
4 AQUACULTURE PRODUCTION TECHNOLOGY <<Global Distribution: Perú>> 5 Cfr. FAO(2000) <<Impact of shrimp Farming on mangroves along India’s East Coast>>
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intensivo de camarón.6 La siguiente tabla resume los impactos ambientales del
cultivo en pozas.
Tabla 2: Impactos ambientales por escala de cultivo - crianza en pozas
Sistema de Cultivo Impacto Ambiental
Extensivo
Pozas Costeras(Tilapia, Camarón, Pez de plata,
mejillón)
Destrucción de ecosistemas (manglares), no sustentable para
altas densidades poblacionales
Semi Intensivo
Pozas de agua fresca y salobre(Tilapia,
Camarón, langostino, Pez de plata, mejillón, pez
gato)
Agua Fresca: Granjeros con riesgo de enfermarse con
enfermedades transmitidas por el agua.
Agua Salobre: Salificación y Acidificación de suelos y acuarios.
Cultivo con agua desagües (pozas de
tratamiento, agua de desagüe usada como
input)
Granjeros, consumidores y peces con riesgo de enfermarse con
enfermedades transmitidas por el agua.
Acuicultura y agricultura integrada en pozas Igual que agua fresca arriba. Pesticidas y sustancias tóxicas
pueden acumularse en peces y pozas.
Intensivo
Pozas de agua Fresca y salobre Efluentes y drenaje con alto BOD7 y sólidos suspendidos.
Fuente: Aquaculture systems and practices: A selected Review
Una manera de reducir el impacto ambiental en este sistema es tratar los
efluentes antes de entregarlos al río. Sin embargo, por la falta de regulación en
pocas empresas se aplica esta medida.
B. Ubicación
6 Cfr. FAO (2014) <<Aquaculture Systems and Practices: a selected Review>> 7 BOD, Biochemical Oxygen Demand, es una medida del grado de contaminación del agua. Los ríos cristalinos tiene un BOD de 2 mg/L, mientras que el desagüe municipal ronda los 600 mg/L. Mientras más alto es el valor, mayor es el grado de contaminación.
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Para el cultivo en pozas, especialmente en proyectos costeros o de agua
salobre, la ubicación es un factor crítico y de la mayor importancia. Adisukresno
(1982), Hechanova (1982), Jamandre y Rabanal (1975) listan los siguientes
lineamientos para escoger una ubicación idónea:
• Calidad del suelo: Preferiblemente suelos arcillosos, con un nivel de pH mayor a 7.
• Elevación del terreno
• Vegetación: Preferiblemente sin vegetación densa que tenga que ser limpiada
• Fuente y calidad de agua: Con un flujo continuo de agua fresco y salobre en
adecuadas cantidades a lo largo del año. Debe estar libre de contaminación y con un
pH de 7.8 a 8.5
• Accesibilidad: Preferentemente de fácil accesibilidad para los inputs( comida,
fertilizantes, entre otros)
• Disponibilidad de energía
La especie de cultivo es un factor adicional que debe considerarse para definir
la ubicación. La tilapia es un pez de agua que requiere agua caliente, solo
puede criarse en el norte del país. En cambio, la trucha requiere agua fría, y se
cultiva en la sierra.
En resumen, por ser un sistema abierto, el cultivo en pozas está bastante
restringido respecto a la ubicación donde puede desarrollarse de manera
intensiva.
C. Aislamiento de enfermedades
El cultivo en pozas es susceptible a las enfermedades que puedan estar
presentes en el medio ambiente. El agua es captada de los ríos sin un
tratamiento mayor por lo que los contaminantes que puedan estar presentes
van a afectar al cultivo. Además, los pájaros que vuelan alrededor de las pozas
pueden transmitir sus parásitos. Finalmente, los mismos empleados pueden
generar la infección.
Los sistemas semi-intensivos e intensivos emplean una serie de medidas para
reducir el riesgo de enfermedades. Se usan reguladores para medir la calidad
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de agua que entra al sistema. Además, se ubican en zonas aisladas para evitar
la contaminación del aire y de relaves mineros que pueda traer el río. Los
empleados utilizan una vestimenta y equipo especial para evitar introducir
algún contaminante a la zona de cultivo.
Estas medidas ayudan a reducir considerablemente el nivel de riesgo en los
proyectos de pozas de cultivo.
D. Inversión
La magnitud de la inversión requerida para emprender, operar y mantener un
Proyecto de acuicultura depende en gran medida del nivel de tecnología y
sistema de cultivo usado. En general, la inversión será mayor en función del
nivel tecnológico y complejidad de sistema de cultivo.
El cultivo intensivo en pozas tiene costos fijos como terreno, infraestructura,
oficinas, laboratorio, maquinaria. Y costos variables como administrativos,
alimentación para el pescado, energía entre otros.
Los proyectos de cultivo intensivo de tilapia, por ejemplo, tienen una tasa de
retorno de alrededor del 30% anualmente.
2.1.3.2. Cultivo en jaulas de mar o río
Ilustración 4: Jaulas en el mar
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1. Definición
El cultivo en jaulas acorde a la FAO es:
“Pen and cage culture involve the rearing of fish within fixed or floating net enclosures supported by frameworks made of bamboo, wood, or metal, and set in sheltered, shallow portions of lakes, bays, rivers, and estuaries. Compared to fish pond culture with its 4 000-year tradition, fish pen/cage culture is of more recent origin. Cage culture seems to have developed … as early as 1922. Since then, cage culture has spread throughout the world to more than 35 countries in Europe, Asia, Africa, and the Americas (Beveridge, 1984)”
Esto significa que el cultivo en jaulas es la crianza de peces redes fijas o
flotantes que se apoyan en una estructura de bamboo, madera o metal. Se
ubican en la parte protegida y poco profunda de lagos, bahías, ríos, estuarios.
Este método de cultivo es más reciente comparado con el cultivo en pozas. Su
origen se estima que fue alrededor del año 1922 en Indonesia. Desde
entonces, esta técnica se ha expandido a más de 35 países alrededor de todo
el mundo.
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Ilustración 5: Jaulas en mar, vista lateral
Esta técnica también se clasifica en extensiva, semi-intensiva e intensiva. Los
cultivos extensivos se sostienen con el alimento que se encuentra disponible
naturalmente para los peces: plankton, algas, detritos. Los semi-intensivos
involucran la adición de alimento bajo en proteínas (<10%), usualmente de
granjas locales, como un suplemento a la dieta. En cambio, en el cultivo
intensivo, los peces se alimentan exclusivamente de compuestos altos en
proteína (>20%).8
Esta técnica se ha expandido rápidamente por la carencia de tierra disponible
para proyectos pozas y por el reconocimiento de los méritos de este método
sobre la tradicional, tales como: Aplicabilidad en cuerpos de agua costeros,
bahías, lagunas, ríos, reservorios. Alta productividad con inputs mínimos y
costos bajos de operación y desarrollo.
La producción del cultivo en jaulas es generalmente alta, sin necesitar alimento
suplementario, dependiendo de la productividad natural del cuerpo de agua.9
2. Beneficios y Desventajas
8 Cfr. FAO << Cage and Pen Fish farming: Carrying capacity models and environmental impact>> 9 Cfr. FAO <<Aquaculture Methods and Practices: A selected Review>>
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A. Impacto Ambiental
El cultivo en jaulas tiene bastantes ventajas sobre otros métodos por la poca
infraestructura que necesita y los bajos costos de operación. Sin embargo,
cada vez hay más preocupación por el impacto ambiental de esta técnica.
La introducción de jaulas en un cuerpo de agua puede alterar su apariencia. En
varios países, se han creado reservas por la belleza natural que tienen y para
protegerlos de proyectos que puedan alterarlos. En Loch Lomond, Escocia, la
población se opuso al establecimiento de una jaula flotante para cultivo de
pescado. La razón del conflicto fue que no querían que se alterara la
escenografía del área, porque podría impactar negativamente en el turismo
(Beveridge y Muir 1982).
Los sistemas de jaulas en el mar interactúan permanentemente con el entorno.
Se puede referir a estas como un subcompente del entorno marino. Por ello, no
hay mucha oportunidad para tratar los desechos que emanan de las jaulas. Se
han intentado métodos de recolección y remoción de los residuos (Tucholski y
Wojno 1980) pero los costos son bastantes altos y vuelven no rentable la
empresa. Esta es una diferencia primordial de esta técnica.
Los niveles de nutrientes y sólidos se ven alterados cuando se introduce este
sistema a un cuerpo de agua. Independientemente de la especie cultivada, el
tamaño y sitio siempre se registran alteraciones tales como: alcalinidad,
fósforo, PO4-P, NH4-N, Carbono, Nitrato. Se registran reducciones en el nivel
de 02 alrededor y dentro de la zona de cultivo e incrementan los sedimentos
debajo de las jaulas.10
La siguiente tabla resume los impactos ambientales que tiene esta técnica.
10 Cfr. FAO <<Cage and pen fish farming: Carrying Capacity models and Environmental impact>> P á g i n a 20 | 141
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Tabla 3: Impactos ambientales - crianza en jaulas
Cuerpo de Agua Tamaño Especie
de cultivo
Producción
(T año-1)
Duración
de cultivo IMPACTO
IMPACTO NO
DETECTABLE Comentarios Referencia
Reservorio Bull
Shoals , Arkansas,
USA
-
Trucha,
Bagre
∼205 5 año Incremento: NH4, total-P, algas verde, diatoms,
protozoo
O2, temp, NO3, NO2,
turbidity, CO2, pH,
alkalinity, conductivity, blue-
green algae, rotifers,
desmids.
Changes localised in bay where
cages sited
Hays, 1982
Reducción: transparencia de agua
Acumulación: Materia fecal debajo de jaulas
White Oak lago,
Arkansas, USA
Reservoir, built 1960
1083 ha
Bagre
∼150 2 año Incremento: turbiedad, alcalinidad, total-P,
PO4-P, N orgánico, BOD, bacteria, zooplancton
temp, COD Jaulas localizadas cerca al flujo de
salida.
Eley et al, 1972
Reducción: 02 disuelto, NO3, chlorophyll a
Crystal lago,
Arkansas, USA
24 ha
Bagre,
Trucha
∼9 1 año Incremento: turbiedad, PO4 -P, NO3, NO2,
phytoplankton, zooplancton, oligochaetes,
peces nativos
temp, O2, pH, NH4 3 sitios de muestreo escogidos. Kilambi et al,
1976
Reducción: culicids
Lago Hartwell,
Carolina del Sur,
USA
24,3
Bagre
0.15 5 meses Incremento: peces locales - Jaulas pequeñas experimentales.
Solo efectos en la comunidad de
peces estudiados
Loyacano y
Smith, 1976
Lago Keowee,
Carolina del Sur,
USA
7,3
Bagre
0.43 12 meses Incremento: peces locales - Jaulas pequeñas experimentales.
Solo efectos en la comunidad de
peces estudiados
Loyacano y
Smith, 1976
Lago Glebokie,
Polonia
47.3 ha Trucha
∼18 5 año Incremento: C, total-P, total N - Solo C, P, y N examinados Penczak et al,
1982
Dgal Wielki, Polonia 93.9 Carpa
- 4 año Incremento: BOD, solidos
suspendidos Reducción: O2
PO4, NH4, NO3 - Korycka and
Zdanowski, 1980
Lago Skarsjon,
Noruega
310 ha Trucha
20 3 año Incremento: total-P, total-N, consumo
O2 Reducción: potencial redox en sedimentos
total-P, NH4, NO3 & NO2,
Kjeldahl-N in water
Trabajo concentrado en sedimentos Enell, 1982
Lago Byajon,
Noruega
140 ha Trucha
15 3 año Incremento: total-P, total-N, consumo
O2 Reducción: potencial redox en sedimentos
total-P, NH4, NO3 & NO2,
Kjeldahl-N in water
Trabajo concentrado en sedimentos Enell, 1982
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Fuente: Cage and Pen Fish Farming: Carrying capacity models and environmental impact
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B. Ubicación
Hay varios factores que restringen la ubicación de proyectos y de especies que
se pueden utilizar. En primer lugar está el delimitante geográfico. Cada zona
tiene una temperatura del agua distinta que afecta las especies que pueden ser
cultivadas.
Las operaciones extensivas y semi-intensivas están limitadas a especies que
consuman primordialmente plancton. El salmón y otras especies carnívoras no
pueden ser cultivados sin incurrir en un enfoque intensivo por sus
requerimientos de comida. La tilapia, a pesar de requerir baja proteína y
parecer atractivo para el cultivo extenso, tiene una serie de subespecies que no
son aptas por el tipo de mandíbula y dientes que poseen.
Acorde a Beveridge (1984), se deben considerar los siguientes factores para
escoger una ubicación idónea:
• Protección contra tifones
• Adecuado intercambio de agua, que permita el flujo a través de las jaulas
• Buena calidad de agua (altos niveles de oxígeno, pH estable, poco turbias, carentes
de contaminación)
• Libre de predadores
• Accesible a inputs, mano de obra
La selección de un sitio de cultivo correcto resuelve la mayoría de los
problemas de manejos en este método de cultivo (Chua 1979)
C. Aislamiento de enfermedades
El sistema de cultivo en jaulas es el que menor protección ofrece contra
enfermedades por estar en contacto permanente con el medio ambiente. Las
infecciones pueden transmitirse por el agua, contacto con especies nativas o
con depredadores, a través del personal o los alevines pueden venir infectados.
En Inglaterra, ha ocurrido en numerosas ocasiones que peces de jaulas se han
infectado con gusanos Triaenophorus nodulosus y Diphyllobothrium, lo que
generó grandes tasas de mortalidad y el eventual cierre de una granja (Wooten P á g i n a 23 | 141
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1979). Tiempo después se descubrió que los peces de la zona portaban estos
parásitos y fueron los causantes.
La infección en cultivos también es causada por la mala crianza de los peces.
En Escocia se introdujo trucha en lagos para ser cultivada, previamente se
analizó los peces de la zona buscando enfermedades y no se detectó nada.
Dos meses después había una epidemia. Esto surgió porque las raciones de
alimento que se daba a los peces no era suficiente y terminaban ingiriendo
gusanos.11
D. Inversión
El cultivó en jaulas es el método que menor inversión requiere. Esta es una de
las razones que ha permitido rápida expansión a lo largo de todo el planeta. Se
obtienen rendimientos iguales o mayores que el cultivo en pozas usando
menos infraestructura y tecnología. Sin embargo, el riesgo ambiental es mayor.
Los costos principales son de alimentación y mano de obra. La siguiente tabla
resumen los beneficios.
11 Cfr. Fao << Cage and pen fish farming: Carrying Capacity models and Environmental impact>> P á g i n a 24 | 141
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Ventajas Limitaciones
Posibilidad de hacer máximo uso al recurso acuático Dificil de aplicar cuando la superficie de agua es turbia, limitado a ubicaciones
protegidas
Ayuda a reducir la presión en recursos terrestres Almacen con reservas de alimento y unidad de procesamientos necesario.
Ubicación estratégica.
Posibilidad de combinar varios tipos de cultivo en un cuerpo de agua,
manteniendo tratamientos y cosechas independientes
Fácil movimiento y relocación
Intensificación de producción Necesita intercambio de agua adecuado para remover partículas y mantener
altos niveles de oxígeno disuelto. Paredes de la jaula requieren limpieza
frecuente
Utilización óptima de suplementos alimenticios Dependencia total de suplementos alimenticios. Ratios de alimento balanceado
de alta calidad. Pérdidas posibles a través de muros de las jaulas.
Facil control de la competencia y predadores Interferencia esporádica de los peces salvajes: peces pequeños entran a jaulas y
compiten por comida
Facil observación diaria permite un mejor manejo y detección
temprana de enfermedades. Tratamiento económico de parásitos y
enfermedades
Poblaciones de peces zonales son un riesgo biológico potencial de parásitos y
enfermedades, elevan la probabilidad de propagar enfermedades al introducir
especies
Facil control de la reproducción de la tilapia
Reducción de manejo de pescado y mortalidades Mayor dificultad de tratar parásitos y enfermedades
Cultivo de pez es sencillo y flexible, y puede ser de producto uniforme Mayor riesgo de robos
Almacenamiento y transporte de pescado vivo es bastante facil Amortización de capital puede ser corta
Inversión inicial es relativamente baja Mayor costo de manejo, alimentación, manutención y reabastecimiento
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2.1.3.3. Sistemas de recirculación acuícola (RAS)
Ilustración 6: Sistema de recirculación - Planta de AQUAMAOF
1. Definición
Los sistemas de recirculación acuícola (RAS) son, acorde a la FAO
“Recirculation aquaculture is essentially a technology for farming fish or other aquatic organisms by reusing the water in the production. The technology is based on the use of mechanical and biological filters, and the method can in principle be used for any species grown in aquaculture such as fish, shrimps, clams, etc. Recirculation technology is however primarily used in fish farming”12
Esto significa un sistema de recirculación acuícola es una tecnología para
cultivo de peces u otros organismos en la que se reutiliza el agua para la
producción. Esta técnica está basada en el uso de filtros mecánicos y
biológicos. En principio, se puede cultivar cualquier especie de pescado,
12 Cfr. A guide to recirculating aquaculture (2015): 9 P á g i n a 26 | 141
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camarones, moluscos, entre otros. No obstante, se usa primariamente para
peces.
Los RAS permiten tener un control total de la producción. Por ello, la capacidad
del personal que opera la planta es tan importante como la del cuidado del pez.
El control de los parámetros como temperatura del agua, niveles de oxígeno,
pH, permiten tener un desarrollo óptimo y estable del pez. Esto permite
elaborar un plan de producción con fechas exactas en las que los peces
estarán listos para ser vendidos. Este mejor manejo ayuda de manera
competitiva a las granjas.13
Ilustración 7: Planta de producción modelo - Sistema de recirculación
En un sistema de recirculación es necesario tratar el agua continuamente para
eliminar los residuos excretados por los peces y para agregar oxígeno. Un RAS
es en esencia bastante simple. Desde los tanques el agua fluye a un filtro
mecánico que limpia los sólidos. Después, avanza a un filtro biológico para
finalmente ser aireada y regresar a los tanques de cultivo. Este es el principio
básico. Se pueden agregar componentes adicionales en base al diseño de la
planta como filtros UV, desinfección de ozono, reguladores de pH, entre
otros.14
13 A guide to recirculating aquaculture: 9 14 A guide to recirculating aquaculture: 13
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Ilustración 8: Componentes básicos - Sistema de recirculación
El diseño de los tanques debe ser apropiado para la especie de cultivo. Se
debe considerar la profundidad, forma, tamaño y capacidad auto limpiante. Si
se hace este análisis de manera correcta se puede lograr rendimientos óptimos
para el desarrollo del pez.
En los tanques circulares, o cuadrados con esquinas redondeadas, el agua
fluye en un patrón circular alrededor del centro. Este comportamiento en la
columna de agua le da un efecto auto limpiante. Los tanques alargados no
tienen ninguna ventaja en la remoción de sólidos. La inclinación del fondo del
canal no tiene mayor significancia en el efecto auto limpiante.
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Ilustración 9: Tipos de tanques - Sistema de recirculación
Se debe mantener niveles suficientes de oxígeno para el bienestar del pez. En
los tanques alargados la inserción directa de oxígeno no es eficiente y es más
costosa. En cambio, en los tanques circulares es más sencillo y óptimo porque
la columna de agua está constantemente mezclándose. Esto permite mantener
un nivel de oxígeno uniforme. Un medidor colocado en el perímetro dará un
resultado bastante certero de los niveles de O2 en el tanque.15
2. Beneficios y desventajas
A. Impacto Ambiental
Los sistemas cerrados de acuicultura se caracterizan por no tener efluentes
nocivos al medio ambiente16. Esto es un contraste con otros sistemas más
clásicos, como las redes y jaulas en el mar, que generan grandes problemas al
ecosistema17. Esto es un ahorro potencial de las medidas que tendrían que
implementarse en un plan de manejo ambiental para poder tener la aprobación
del proyecto, además, sigue las corrientes actuales de buscar tecnologías
verdes para el desarrollo sostenible.
El uso limitado de agua en los sistemas de recirculación es otro beneficio
ambiental. En la época moderna el agua es un recurso cada vez más limitado
en muchas regiones. El poco uso de agua también hace más fácil y económico
remover los nutrientes excretados por los peces, ya que el volumen que se
15 A guide to recirculating aquaculture: 13 16 Cfr. World Wide Fund for Nature (WWF) <<Aquaculture problems: Pollution>> 17 Cfr. Pure Salmon <<Waste contamination from salmon farms>>
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maneja es menor que el de otras técnicas, como pozas de concreto. En este
sentido es la técnica más ambientalmente amigable de producir pescado a
nivel comercial. Los desechos del pescado pueden ser usados incluso como
fertilizante para proyectos agrícolas o producción de gas.18
Los sistemas de recirculación tienen menos emisiones de gases. Una planta
con la técnica tradicional de pozas emite 4 veces más nitrógeno que un
proyecto con producción equivalente utilizando la tecnología RAS. Esto es por
los métodos de filtrado que son propios del RAS. Una gran tasa de
recirculación significa un menor uso de agua, lo que facilita el tratamiento.19
En varias localidades del mundo actualmente se aplican sistemas de
recirculación por sus beneficios ambientales. En chile, la creciente producción
de salmón en los 90 requería un abastecimiento de juveniles que eran criados
en ríos y lagos, cuya calidad empezaba a deteriorarse. Por ello, se
implementaron proyectos de recirculación que permitió de manera amigable
con el ambiente satisfacer la demanda.20 En Dinamarca, las regulaciones
ambientales establecidas por el gobierno hicieron a los granjeros buscar
tecnologías que les permitan conseguir producciones industriales amigables
con el ambiente. Los sistemas de recirculación fueron la solución. Les
permitían tener bajos efluentes y una producción controlada y alta.21
En resumen, el principal beneficio de los sistemas de recirculación acuícola es
su reducido impacto ambiental. El poco uso de tierra genera un leve impacto en
la flora y fauna local. Las emisiones al ambiente son menores y en algunos
proyectos se consigue cero emisiones22. El uso de agua es considerablemente
menor, no se requiere estar cerca a grandes fuentes de agua o se cierra
sectores del mar. La creciente regulación en temas ambientales que encarece
otras técnicas vuelve este método cada vez más atractivo para su desarrollo en
nuestro país.
18 A guide to recirculating aquaculture: 10 19 A guide to recirculating aquaculture: 76 20 A guide to recirculating aquaculture: 85 21 A guide to recirculating aquaculture: 86 22 A guide to recirculating aquaculture: 76
P á g i n a 30 | 141
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B. Ubicación
Una de las cualidades más notables de los RAS es que pueden ser
implementados en, virtualmente, cualquier ubicación. Esto es porque el agua
permanece en el sistema rotando continuamente, lo que permite prescindir de
grandes afluentes que lo abastezcan. Además, las condiciones de temperatura
y humedad del entorno son factores que no afectan al sistema. Esto es porque
el cultivo se da en un espacio cerrado donde se controlan las condiciones
ambientales. Ejemplos de esto es la planta de AQUAMAOF, en Polonia, que
cría tilapias a una temperatura ambiental de 18ºC23, cuando el rango deseado
para un método expuesto al ambiente ronda los 27ºC.
Los sistemas de recirculación acuícola se caracterizan por tener rendimientos
bastante altos. La planta de AQUAMAOF en Polonia produce en 0.8 Ha
alrededor de 1200 Toneladas de tilapia. En comparación, un proyecto con el
método tradicional de pozas necesitaría alrededor de 40 Ha. El uso de tierra es
considerablemente menor en los sistemas de recirculación, lo que les da más
facilidad de ubicarse cerca a los principales centros de comercio o de
exportación.
C. Aislamiento de enfermedades
Los sistemas clásicos de cultivo se encuentran expuestos a las condiciones
ambientales y, por ello, están sujetos a las epidemias que puedan surgir por la
contaminación del agua. Este riesgo es bastante bajo en los sistemas de
recirculación porque el uso de agua del ambiente es mínimo. En los sistemas
tradicionales se capta el recurso hídrico de ríos, mares o lagos que pueden
traer enfermedades y patógenos que mermen la producción. En cambio, por el
bajo requerimiento de agua en los RAS, se suele captar de pozos subterráneos
o la red pública, donde el riesgo es mínimo.24
En la mayoría de proyectos de recirculación las enfermedades no son un
problema por las medidas que se emplean. Se inserta huevos al sistema
previamente desinfectados. El agua nueva que entra proviene de fuentes de
bajo riesgo como pozos o la red pública que se analizan previamente. Además,
23 AQUAMAOF, <<Case studies: Poland>> 24 A guide to recirculating aquaculture: 12
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los trabajadores pasan por cámaras esterilizadoras y usan equipamiento
adecuado para no introducir patógenos.25
Ilustración 10: Huevos de tilapia
En los RAS la presencia de enfermedades debe tratarse de manera diferente
respecto a los sistemas tradicionales. En las técnicas clásicas el agua es usada
una vez y después sale del sistema. En cambio, en los RAS el agua recircula
infinitas veces, por ello, el impacto de los químicos y medicamentos que se
viertan en el agua serán mayores. Se debe tener bastante cuidado cuando se
haga algún tratamiento ya que este afectará a todo el sistema, desde los
tanques productivos hasta los filtros mecánicos y biológicos.
D. Inversion
El costo es una función de la tecnología y nivel de producción deseado. En el
caso de los sistemas de recirculación, el nivel tecnológico usado es el más alto
que existe en la actualidad. Es por ello que su costo de inversión inicial,
comparado con otro proyecto de igual producción usando otra técnica será
considerablemente mayor. Además, se requiere de mano de obra
especializada para poder trabajar los equipos y maquinaria que se utiliza. El
beneficio está en el período de operación: bajos costos de mantenimiento, poca
mano de obra y altos rendimientos.
Los costos iniciales involucran la compra del terreno, construcción de zona de
cultivo, la maquinaria para el proceso de filtrado, oxigenación y monitoreo.
Además, se requieren bombas y un generador de energía de emergencia. El
25 A guide to recirculating aquaculture: 79 P á g i n a 32 | 141
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costo eléctrico y de alimentación son los más significativos a lo largo del
tiempo. Las plantas deben diseñarse de manera tal que se tenga un bajo
consumo eléctrico y altos rendimientos para poder ser competitivas con las
demás técnicas a escala industrial.
Los avances tecnológicos de los últimos años han vuelto esta tecnología viable
económicamente. Desde hace alrededor de 10 años, existen plantas a nivel
industrial que abastecen al mercado de peces como tilapia, trucha, salmón
entre otros. Los continuos avances ayudan a reducir los costos iniciales y de
operación para volver esta alternativa más atractiva para inversionistas.
La siguiente tabla resume la comparación de las 3 técnicas de acuicultura
analizadas
.
P á g i n a 33 | 141
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Tabla 4: Resumen Comparativo de Técnicas de Cultivo
Pozas Jaulas en el mar Sistemas de recirculación
Enfermedades El riesgo de patógenos es moderado Ofrece protección mínima ante enfermedades
El riesgo de patógenos es prácticamente nulo con buenas prácticas
Riesgo ambiental
Destrucción de hábitats, contaminación de ríos, 3000 Ha de manglares destruidas en la India
Aumento del BOD en medio acuático, alteración de corrientes, impacto en la estética de lagos, acumulación de sólidos.
Emisión de nitrógeno al ambiente es 1/4 comparado con otras técnicas, uso de áreas reducidas, uso de agua mínimo, pocos efluentes
Robos Necesita vigilancia permanente para evitar robos
Necesita vigilancia permanente para evitar robos
Planta está cerrada, se requiere controlar entrada y salida de trabajadores
Terreno Necesita las mayores áreas de terreno comparado con otras técnicas.
No hay uso de tierra, la producción se hace en el mar
Requerimiento de tierra es mínimo. Alrededor del 5% de un sistema de pozas con misma producción
Maquinaria Se necesita aireadores, bombas y maquinaria para la cosecha.
Barcos para controlar las jaulas y para la época de cosecha. Aireadores.
Uso de filtros mecánicos, biológicos, aireadores. Se requiere sala de operaciones y reguladores de caudal. Bombas y generadores de energía de emergencia.
Mano de obra Uso extenso de mano de obra, no necesita mayor especialización.
Uso extenso de mano de obra, no necesita mayor especialización.
Uso mano de obra con bastante especialización en el uso de la maquinaria. Poco personal.
Rendimiento El rendimiento depende de la calidad del agua, tasa de flujo, alimentación, temperatura.
El rendimiento depende de la productividad natural del agua y la alimentación.
El rendimiento depende del micro clima que se genere en la planta.
Capacidad de gestión
Con un control adecuado se puede armar cronogramas con fechas exactas de producción. Se debe evitar la entrada de plagas
Los factores externos pueden afectar el desarrollo del cultivo o hacer perder cosechas enteras
El control de todos los factores externos e internos permite tener un crecimiento uniforme de la producción y definir fechas de cultivo exactas.
Inversión inicial
Requiere una gran inversión inicial para proyectos de producción industrial
Requiere una baja inversión inicial relativamente
Requiere una alta inversión por el nivel de tecnología empleado
Fuente: Elaboración Propia
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2.2. Información de pez de cultivo
La especie de cultivo elegida para el proyecto es la tilapia. Esto es por el
creciente mercado que hay para este pez y por las características que tiene
que lo hacen atractivo para el cultivo en tanques. La tilapia puede resistir el
apiñamiento y manipuleo que es requerido en los proyectos de cultivo en
tanques. La gruesa capa de escamas que tienen las protege de la abrasión y
de las infecciones bacterianas que podrían fácilmente matar otras especies.
Las altas concentraciones de pescado que se dan en el cultivo en tanques no
afectan el crecimiento de la tilapia cuando se mantiene una buena calidad de
agua y, incluso, esta especie tiene una alta tolerancia a una mala calidad de
agua. La facilidad del cultivo de tilapia permite tener huevos y alevines todo el
año. Esto permite mantener una producción constante que es de esencial
importancia en los cultivos en tanques.26
En los sistemas de acuicultura se utiliza una serie de variedades de especies
de tilapia para cultivo. A lo largo de los años, se han hecho diversos cruces y
selección genética para obtener variedades con las características más
deseadas; alta tasa de crecimiento, resistencia al frío, variedad de color. Las
especies más comúnmente usadas son la tilapia de Nilo (Oreochromis
niloticus) y la tilapia azul (Oreochromis aureus). No obstante, otra serie de
especies se siguen utilizando de manera exitosa. La tilapia de Nilo puede
sobrevivir temperaturas tan bajas como los 10ºC, mientras que la tilapia azul
resiste hasta los 7ºC, pero tiene una tasa de crecimiento más lenta. Estas
temperaturas, sin embargo, se pueden considerar como los límites letales,
puesto que estresan al pez, reducen el comportamiento alimenticio, y lo hacen
más vulnerable a enfermarse.
26 Cfr. SRAC <<Tank Culture of Tilapia>>
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Ilustración 11: Tipos de tilapia
2.2.1. Ciclo de vida
La tilapia alcanza su madurez sexual alrededor de los tres meses de edad. Se
observan principalmente cinco etapas básicas en su desarrollo: Embrión,
Alevín, Cría, Juvenil y Adulto.
El desarrollo del embrión comienza después de la fecundación. Después,
cuando ya se ha formado la mayor parte del organismo, el embrión empieza a
girar dentro del huevo, de manera más enérgica hasta que eclosiona.
P á g i n a 36 | 141
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Ilustración 12: Ciclo de vida de la tilapia
La etapa de alevín dura alrededor de 3 a 5 días. Se caracteriza porque
presenta un tamaño pequeño de 0,5 a 1 cm y posee un saco vitelino de donde
se alimenta el pez. Cuando alcanza tallas de 3 a 7 cm se considera juvenil, de
7 a 10 cm juvenil y de 10 cm a más adulto. El crecimiento va a depender de
varios factores; temperatura, calidad de agua, tipo de alimentación, densidad
de cultivo.
2.2.2. Cultivo y producción de alevines
Criar tilapia es una tallera relativamente sencilla. Sin embargo, producir de
manera continua alevines de alta calidad requiere gran atención, buenos
reproductores, calidad de alimento y control de enfermedades.
En el uso comercial se suele agrupar un macho por cada 2 a 4 hembras. Los
machos deben ser de alta calidad para que pasen esa genética a los alevines.
Las crías deben ser usadas únicamente para cultivo y no para selección de
reproductores.
Los peces reproductores se acumulan en tanques a una razón común de 0.3 a
0.7 kg/ m2 de área de fondo de tanque. Producen alrededor de 1.5 a 2.5
alevines/ m2 / día. Tras 10 a 15 días de haber agrupado los reproductores se
puede atrapar los alevines con una red para pasarlos a un tanque de crianza.
Cada 1 a 2 meses los tanques de reproducción deben ser drenados por
completo para remover cualquier juvenil que pueda permanecer en el agua y
que afectaría futuros cultivos.
P á g i n a 37 | 141
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Ilustración 13: Poza de reproductores
El uso de redes cerradas, “corrales”, ayuda a controlar la reproducción. Los
reproductores se acumulan en distintos corrales. Se usan ratios de dos
hembras por cada macho. Las densidades óptimas rondan los 5 a 11 peces por
metro cuadrado. Se debe alimentar a los reproductores con alimento de alta
calidad a una tasa de 2% del peso corporal por día. El método más eficiente
cuando se usa corrales es recolectar los huevos cada 5 días y llevarlos a jarras
incubadoras.
Este método produce aproximadamente 10 alevines/m2/día.
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Ilustración 14: Corrales de reproductores
2.2.3. Cultivos mono sexo
La crianza de poblaciones de únicamente machos se realiza con bastante
éxito. Esto se realiza porque la tasa de crecimiento es mayor respecto a
poblaciones mixtas, ya que hay menos hembras que tienen un crecimiento más
lento. Hay fundamentalmente tres métodos para producir únicamente machos.
El primer método es a través de regresión sexual usado hormonas que se
administran a los peces por 28 días después de nacidos. El segundo es cruzar
las hembras con machos que tengas dos cromosomas YY. El tercero es a
través de la mezcla de hembras de Oreochromis Niloticus con machos de
Oreochromis Aureus, que se usa bastante cuando la regresión química está
prohibida por la legislación del país.
2.2.4. Alimentación
Una de las características que hacen más atractiva a la tilapia para su cultivo
es que los alevines no necesitan alimento especializado. Se puede darles el
alimento comercial que consumen los adultos en tamaños más pequeños, talla
00, una vez que han absorbido su saco alimenticio. Los peces de este tamaño P á g i n a 39 | 141
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pueden comer hasta un 20% de su peso corporal por día. En este estado es en
el que se podría administrar alimento hormonado para generar una regresión
sexual, que se debe administrar hasta por 28 después de eclosionar. Si se
administra bien se consiguen poblaciones de machos de más de un 90%.
Conforme los peces crezcan se debe entregar alimentos del mayor tamaño que
el pez más pequeño en el tanque pueda consumir. De lo contrario, los peces
chicos no podrán alimentarse, su tasa de crecimiento se disminuirá y habrá
mayores diferencias de tamaño en el tanque. Se brinda el alimento de mayor
tamaño para que los peces gasten la menor energía en la alimentación.
La tilapia es un pez que puede alimentarse sobre largos períodos o en
intervalos. Por la naturaleza del pez, es posible brindarles su ración alimenticia
sobre un período de 10 a 12 horas o más. Sin embargo, hay investigadores que
proponen que es más eficiente alimentar en intervalos. Si se usa entrega la
comida de manera manual, hacerlo sobre un período largo de tiempo eleva los
costos de la mano de obra pero permite monitorear la alimentación. Si se usa
un equipo automatizado se podría programar la cantidad y período de las
raciones diarias. Si se brinda la comida sobre un período largo de tiempo esta
tendrá un mayor impacto sobre la calidad de agua respecto a si se hace en
intervalos.
La tasa de conversión alimentaria (FCR) significa la cantidad de alimento que
tiene que dársele a un organismo a lo largo de toda su vida para que consiga
un peso deseado. Por ejemplo, si se tiene un FCR de 2, y queremos que el
cultivo llegue a pesar 400 gramos, se tendrá que darle 800 gramos de alimento
a lo largo de toda su vida.
Cuando los niveles de oxígeno son bajos en, el FCR de la tilapia se puede ver
afectado. Caso contrario, cuando los niveles son muy altos se pierde oxígeno.
Al alimentar a la tilapia deber asegurarse que se entregue la comida sobre toda
el área del tanque para evitar conglomeraciones en un punto. El cultivo de
tilapia en tanques tiene tasas de conversión alimentaria (FCR) bien eficientes.
FCR en el rango de 1.4 a 1.8 son comunes para la tilapia. Estos valores son
unos de los mejores en el cultivo de animales, el ganado tiene un FCR de 5 a
20 en comparación.
P á g i n a 40 | 141
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Para conseguir las ganancias de peso semanales proyectadas, la cantidad
correspondiente de alimento debe ser entregada en ese período al pez. En los
sistemas que no están bien diseñados para la remoción de sólidos y biofiltrado
se generan condiciones de baja calidad de agua antes de que se brinde la tasa
diaria. Esto suele suceder cuando los peces están alcanzando su tamaño de
cosecha. Cuando esto ocurre, se puede reducir o suspender la alimentación, o
hacer recambios de agua.
2.2.5. Calidad de agua
La tilapia es uno de los peces más resistentes que se usa para la crianza.
Resisten condiciones pobres de calidad de agua y el trato físico que podría
causar serios daños en otras especies. Sin embargo, en el cultivo en tanques
igual se necesita equipamiento que pueda analizar los parámetros mínimos de
calidad: Oxígeno disuelto, temperatura, pH, amonio, nitratos, alcalinos,
concentración de cloruros, calcio. El equipamiento debe permitir realizar
mediciones diarias.
Parámetros estrictos para el cultivo de tilapia no se suelen definir, porque hay
varias variables que influencian en cada parámetro. Las variables de la calidad
del agua interactúan de maneras complejas. Por ello, se establecen
lineamientos basados en la experiencia de investigadores, tales como Rajkoy,
Lossordo, entre otros.
• Temperatura.
El crecimiento óptimo de la tilapia se obtiene en rangos de 27 a 29ºC. Pero se
consigue un buen crecimiento de 25 a 32ºC. Las temperaturas más altas
dificultan mantener los niveles de oxígeno. P á g i n a 41 | 141
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• Oxígeno disuelto
Los niveles de oxígeno deben mantenerse alrededor de 5 a 7.5 miligramos por
litro. Niveles menores a 3.5 mg/L afectaran el FCR.
• pH
La tilapia crece en un rango óptimo de 6 a 9, pero tolera de 5 a 10.
• Amonio
Se debe evitar concentraciones de amonio no ionizado mayores a 1 mg/L
• Nitratos
Se debe evitar concentraciones mayores a 300 – 400 mg/L. Los cambios de
agua que se hacen en la remoción de sólidos generalmente controlan la
concentración.
• Dióxido de Carbono
Se debe mantener menos de 40 mg/L. Niveles altos de Dióxido de Carbono
generan un comportamiento letárgico en los peces o una respuesta lenta en la
alimentación.
2.3. Tratamiento de aguas.
El tratamiento aguas se realiza por dos motivos. En primer lugar, para tratar las
aguas de los ríos, mar o desagües para que puedan ser aptas para consumo
humano, o industrial. En segundo lugar, para que las aguas ya utilizadas, al
retornar al mar o río, no alteren el medio ambiente. El tratamiento sigue los
siguientes cinco pasos:27
• Pretratamiento
• Tratamiento Primario
• Tratamiento Secundario
• Tratamiento Terciario
27 Cfr. Fundación Universitaria Iberoamericana 2008:15 P á g i n a 42 | 141
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• Desinfección
En las líneas siguientes se detallará brevemente en que consiste cada uno de
estos pasos:
2.3.1. Pretratamiento:
El objetivo fundamental del pretratamiento es eliminar los sólidos de mayor
tamaño que se han captado, puesto que estos pueden dañar los equipos de las
siguientes fases de tratamiento u obstruir las tuberías, conductos y canales que
se utilicen en los procesos siguientes.
El método a usar depende del efluente, los más comunes son:
• Cribado
Se efectúa con rejas o tamices. Su función es separar los sólidos de gran
tamaño.
• Dilaceración
La dilaceración se utiliza para efluentes que no contienen plásticos
comúnmente. Consiste en un aparato que tritura los sólidos gruesos en vez de
separarlos del flujo. La ventaja de este método sobre el cribado es que no se
generan acumulaciones excesivas de sólidos, su inconveniente radica en que
los sólidos aún permanecen en el agua pero ahora en menor tamaño.
• Des-arenación
Se utiliza para separar la arena que se encuentra en suspensión. Se define
como arenas aquellas partículas que tienen un diámetro mayor a 0.2 mm.
• Desengrasado
Como su nombre lo indica, es la separación de las grasas y aceites que
puedan llevar las aguas. En los flujos residuales de las aguas urbanas, hasta
un 28% de los sólidos en suspensión lo constituyen las grasas y aceites.
P á g i n a 43 | 141
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• Homogeneización
En el tratamiento de aguas, muchas veces ingresan flujos variados, tanto en
caudal como contaminantes. El beneficio fundamental de homogeneizar es
facilitar las condiciones operativas de las fases siguientes.
2.3.2. Tratamiento primario
El tratamiento primario tiene como objeto separar por medios físicos
principalmente, o químicos si el caso lo amerita, los sólidos en suspensión que
no sedimentaron en la fase anterior, así como las sustancias flotantes.
Los métodos comunes utilizados son:
• Sedimentación o decantación
La mayor parte de partículas que no sedimentan en el pretratamiento lo hacen
porque su finura o densidad es tal que les permite pasar a través de las rejas
que se utilizan. Por ello, se recurre a la decantación, que consiste en reducir la
velocidad del agua de manera que se reduzcan las turbulencias y las partículas
se depositen en el fondo de los tanques.
• Flotación
La flotación se utiliza para eliminar aquellas partículas que son menos densas
que el agua y, por lo tanto, jamás van a sedimentar. Consiste en introducir
burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida a as que se adhieren
partículas, subiendo hasta la superficie el conjunto partícula-burbuja. Esta
adhesión es consecuencia de la aparición de una zona de presión negativa en
la parte inferior de la burbuja de aire en su ascenso a través del líquido, y es
esta depresión la que capta y arrastra las partículas.
Coagulación – Revisar por si te dan ganas de introducirlo
2.3.3. Tratamiento secundario
Tiene como objetivo eliminar la materia orgánica biodegradable no
sedimentable. Consiste en generar el crecimiento de microrganismos que
asimilan la materia orgánica, junto con otros contaminantes. Recibe el nombre
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de biológico porque en esencia es aplicar de manera controlada los sistemas
naturales de autodepuración.
Se dividen en tres tipos:
• Tratamiento biológico natural
Son las lagunas o estanques aireados. Su ventaja es que presentan una buena
resistencia a los golpes hidráulicos y orgánicos. El inconveniente es que su
rendimiento puede verse afectado por las condiciones climáticas.
• Tratamientos de instalación
Son similares a los tratamientos naturales pero incluyen equipos, mecanismos
especializados e instalaciones adecuadas. Estos se pueden subdividir en dos.
Los primeros, sistemas de biomasa suspendida, se caracterizan porque los
microorganismos se encuentran dispersos por todo el volumen de agua. Los
segundos, sistemas de biomasa fija, se definen porque los microorganismos se
encuentran concentrados por un soporte. Sus costos de instalación son
mayores.
• Tratamientos de separación de sólidos suspendidos de naturaleza biológica
Estos tratamientos son aquellos que se aplican para procesar los residuos
obtenidos en la depuración de aguas residuales.
2.3.4. Tratamiento terciario
El tratamiento biológico es útil porque presenta un coste relativamente bajo. Sin
embargo, sustancias como plaguicidas, contaminantes no biodegradables
pueden acabar con la población microbiana.
El tratamiento terciario se define tradicionalmente como todos aquellos
procesos que se realizan después del tratamiento secundario, que están
orientados a eliminar los componentes no biodegradables y los contaminantes
que no han logrado ser eliminados en las etapas anteriores.
En algunas aguas de procedencia industrial, ahora únicamente se realiza un
tratamiento terciario porque solo se busca eliminar un componente del flujo.
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Además, la legislación actual, hace que muchas veces no baste usar
tratamientos primarios y secundarios.
2.3.5. Desinfección
Esta etapa puede incluirse dentro de los procesos de un tratamiento terciario.
Consiste en las actividades que se realizan para eliminar virus o patógenos que
puedan presentarse en el agua, que no han logrado ser eliminados en etapas
anteriores.
2.4. Fundamento hidráulico
En el presente acápite se detallarán la información teórica que se usará para
hacer el diseño de todos los componentes hidráulicos mencionados en el
capítulo anterior. Se describirá los conceptos y fórmulas que se usarán para
cada elemento.
2.4.1. Volumen de control
El volumen de control refiere a una región en el espacio. Se utiliza para
determinar una zona a donde entra y sale un flujo determinado. El tamaño que
se asigne y la forma del volumen de control son totalmente arbitrarios. No
obstante, se suelen colocar las fronteras del sólido por donde pasará el fluido, o
el objeto que lo contiene, como los límites del volumen del control. La superficie
que lo engloba se conoce como “Superficie de control”.
Los volúmenes de control son de interés práctico, puesto que permiten analizar
el comportamiento de un flujo a través de conductos, cámaras de combustión,
válvulas de restricción, entre otros. El análisis del volumen de control se realiza
a través de las ecuaciones de la termodinámica. No incluye ningún concepto
nuevo respecto al análisis de lo sólidos. Más bien, las fórmulas deben ser
rescritas para poder ser aplicadas a los volúmenes.
2.4.2. Conservación de la energía.
El principio de conservación de la energía en todo sistema está basado en la
primera Ley de la termodinámica. Establece que la cantidad de energía que un
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sistema reciba o brinde a sus alrededores debe ser igual a la variación de
energía que se de en la transformación del sistema.
La energía se clasifica como energía en transición y almacenada:
E =mV2
2+ mgz + mu
Energía en transición:
Refiere a toda la energía que se transfiere entre el sistema y sus alrededores,
como resultado de interacción entre ambos. Se clasifica en dos tipos: trabajo y
calor.
Calor (Q): Es la energía en transición entre el sistema y sus alrededores como
resultado de las diferencias de temperaturas que existen entre ambos28
Trabajo (W): Es la energía en transición entre el sistema y sus alrededores
cuando hay fuerzas actuando en las fronteras del sistema29
Energía almacenada (℮) :
Refiere a toda la energía que se encuentra vinculada con el sistema analizado.
Estas se presenta de 3 formas distintas: Potencial, cinética y energía interna
específica. La primera está asociada con la posición respecto al campo
gravitacional. La segunda con la velocidad del sistema, es decir, el movimiento.
La tercera, refiere a las fuerzas moleculares y atómicas del sistema.
La ecuación de la conservación de la energía, entonces, aplicada a un volumen
de control resulta la siguiente, expresada en forma integral:
(dEdt
)sist =dQdt
−dWdt
= � e(ρVr. dA) +∂∂t� eρd∀
V.C.S.C.
La ecuación se simplifica si se considera un flujo permanente, unidimensional y
uniforme de la siguiente manera:
28 Cfr. Sissi Santos 2012 29Cfr. Sissi Santos 2012
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�ze +ve2
2g+
peγ� = �zs +
vs2
2g+
psγ� + hf
Donde hf representa a la energía perdida por fricción. Esta simplificación se la
conoce como la ecuación de Bernoullí.
2.4.3. Bombas:
Para resolver el análisis de bombas en los sistemas hidráulicos se aplica la ley
de conservación de la energía. Se considera que la bomba agrega energía útil
al fluido. Esta se considera como Hb y se debe sumar a la energía de entrada
para poder realizar el balance. Se debe considerar, además, la pérdida de
carga que se da por entre la entrada y salida. Esta energía se suma al lado
derecho de la ecuación para mantener la igualdad. La ecuación para resolver
una bomba resulta de la siguiente forma:
�ze +ve2
2g+
peγ� + HB = �zs +
vs2
2g+
psγ� + hp
El cálculo de la potencia necesaria de la bomba se realizará mediante la
siguiente expresión:
Pm =Pbn
Donde:
Pm=Potencia mecánica
n=Eficiencia de la bomba
Pb=Potencia teórica
La potencia teórica se calcula mediante la siguiente expresión:
Pb = Q × γ × H
Donde:
Q= Caudal que pasa a través de la bomba (m3/s)
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γ= Peso específico del fluido (N/m3)
H= Altura de elevación (m)
Debe analizarse el punto donde se colocará la bomba para referirse al caudal y
la altura de elevación.
2.4.4. Tuberías
Las redes de tubería se diseñan para operar a carga total. Se debe realizar un
análisis de la cantidad de energía que se necesitará para el correcto
funcionamiento de estas. La pérdida de energía más significativa, en tramos
largos de tuberías, se da por la fricción del fluido con el tubo que lo contiene.
En tramos cortos, es debido a los accesorios y codos que se presenten en el
sistema de tuberías.
La ecuación de Darcy que analiza la energía pérdida por fricción (hf) es:
hf = fL × V2
DH2g
DH = 4Rh
Donde
Hf: Pérdida por fricción (m)
f: Factor de fricción de Darcy
L: Longitud del ducto (m)
Dh: Diámetro hidráulico (m)
V: Velocidad media en el tramo del canal (m/s)
g: Aceleración de la gravedad (m/s2)
Rh: Radio hidráulico (m)
D: Diámetro del conducto (m)
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Re: Número de Reynolds
La ecuación de Colebrook y White permite resolver el factor “f” a través de la
siguiente ecuación:
1√f
= −2 log(ks
3.7D+
2.51Re√f
)
Donde Ks representa la altura de rugosidad de la superficie de la tubería de
diseño.
Alternativamente, están las fórmulas de Hazen – Williams para calcular la
pérdida de carga a través del coeficiente Ch que depende de la condición en
que se encuentre la superficie del tubo o conducto. Esta fórmula brinda
resultados no tan certeros como la ecuación de Colebrook y White.
hf = L �Q
0.849AChR0.63�1.852
Esta ecuación debe ser resuelta en unidades del sistema internacional. Los
datos deben ser ingresados en metros y segundos.
El otro tipo de pérdida, por accesorios y componentes, se calcula considerando
una longitud equivalente para el ítem en cuestión. Esto se realiza a través de la
siguiente fórmula:
HL = kV2
2g
El factor K varía acorde al accesorio que se utilice. En caso de haber válvulas,
dependerá, también, de la abertura de las mismas. No se puede usar el mismo
factor k para una válvula abierta al 80% que para una al 100%.
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2.4.5. Canales
En el diseño de canales, la fórmula más utilizada es la ecuación de Manning.
Esto es por la simplicidad que ofrece la misma al momento de realizar los
cálculos necesarios. Esta establece lo siguiente:
V =R2/3S1/2
n
Donde:
V= Velocidad media en el canal (m/s)
R= Radio hidráulico (R=A/P)
S= Pendiente longitudinal del canal
N= Coeficiente de rugosidad
Esta ecuación también se expresa para calcular el volumen que transcurre por
el canal. Esto se logra a través de la multiplicación del área por ambos lados de
la ecuación.
El factor “n” depende de la rugosidad del material que componga el canal. El
uso de diferentes tipos de material en el canal generará que se tenga que usar
un factor “n” equivalente.
El diseño de canales se debe realizar considerando el mínimo volumen de
excavación y de concreto para el mismo. De manera que estos sean
económicamente viables. Esta es la sección de máxima eficiencia, aquella que
para un área dada transcurre el mayor volumen de flujo. Para canales
rectangulares y trapezoidales se logra a través de las siguientes relaciones
respectivamente:
b = 2y → Sección Rectangular
Rh =y2→ Sección Trapezoidal
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2.4.6. Tanque
El diseño hidráulico del tanque corresponde a la estimación del volumen que
deberán tener para poder llegar a la producción meta. Esto se realiza a través
de la multiplicación de la división de la producción por tanque por ciclo
productivo entra la densidad de cultivo por m3.
Adicionalmente, el diseño de la las tuberías que salen de los tanques de cultivo
se realizará tomando en cuenta el teorema de Torricelli. Este establece que la
velocidad de salida de un flujo de un depósito depende la diferencia de
elevaciones entre la cara libre de agua y la salida. En el caso de los tanques de
cultivo, puesto que el punto de salida no se encuentra abierto a la atmósfera,
su presión será distinta a la cara de agua. Por ello, debe considerarse su
presión para poder hacer el cálculo correcto de la velocidad de salida.
2.5. Fundamento estructural
Tanques de concreto
Los tanques deben diseñarse para poder resistir las presiones horizontales que
generan lo líquidos que retienen y, en caso de ser de concreto, deben ser
impermeables para evitar que el fluido dañe al acero de refuerzo que se utilice.
Los tanques circulares se diseñan estructuralmente usando fuerzas de
comprensión o de tensión principalmente. Para determinar el grosor que deben
tener los “muros” del tanque se deben analizar las condiciones a las que estará
expuesto, de ser severas, como la acción abrasiva del agua marina que carga
sólidos, tendrá que considerarse un espesor mayor para evitar el desgaste del
concreto y la exposición del acero de refuerzo.
El diseño estructural debe considerar la vida de servicio, resistencia, facilidad
de construcción y costo. Estos factores se excluyen entre sí. Por ello, un diseño
satisfactorio es un balance entre todos.
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2.5.1. Diseño estructural
En los tanques retenedores de líquidos, a comparación de otro tipo tradicional
de estructuras, la característica principal que controla el diseño es la vida de
servicio. Acorde al libro “Design of concrete tanks”, se pueden establecer 5
pasos en los que se divide el diseño de tanques de concreto reforzado30:
1. Estimar espesor de membranas de concreto
2. Calcular el refuerzo requerido para limitar el grosor de las grietas de diseño al valor requerido
3. Verificar resistencia
4. Verificar otros estados límites
5. Repetir el proceso
El proceso de estimación del grosor del muro se debe realizar en función de la
altura del mismo. Para un muro de cantiléver simple una aproximación inicial de
1/10 de la altura se encontrará suficiente. Debe considerarse, adicionalmente,
que el grosor del muro no sea demasiado delgado, puesto que se hará difícil
colocar el concreto cuando se efectúe la construcción del mismo. De acuerdo
al autor Robert D. Anchor, no es recomendable usar un espesor de muro
menor a los 200 mm para alturas menores a 1 m, por las complicaciones que
genera en el proceso constructivo.
El espesor del muro también puede estimarse mediante la siguiente ecuación
para prevenir las grietas generadas por encogimiento.
Donde:
• t= Espesor de muros (m)
• εsh=Coeficiente de encogimiento del concreto reforzado
• Es=Módulo de elasticidad del acero (Mpa)
30 Cfr. Portland Cement Association 1993: 2 P á g i n a 53 | 141
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• fs=Esfuerzo de tracción admisible en el refuerzo (Mpa)
• fct=Esfuerzo de tracción admisible en el concreto (Mpa)
• n=Relación del módulo de elasticidad del acero ente el módulo de elasticidad del
concreto
• T=Fuerza por la presión de agua (N)
El coeficiente εsh tiene un rango entre 0.0002 hasta 0.0004 para el concreto
reforzado. Tradicionalmente, se ha usado el valor de 0.0003, el promedio del
rango, para la estimación del espesor del tanque. El esfuerzo de tracción
admisible en el concreto no se recomienda que exceda del 12% de su
resistencia a la compresión. Valores usados oscilan entre 7 a 12%, en la
presente tesis se usará el valor del 10% siguiendo las recomendaciones del
libro “Circular concrete Tanks without pre stressing”.31
Acorde al ACI 350-06, el stress permisible para el acero en el caso de tracción
y de cortante depende de las condiciones ambientales a las que esté expuesto
el tanque:
Para esfuerzo de tracción.
• Condiciones normales: fs=20ksi32 (138Mpa≈140Mpa)
• Condiciones severas: fs= 17ksi (117Mpa≈120Mpa)
Para esfuerzo cortante
• Condiciones normales: fs=24ksi (165Mpa)
• Condiciones severas: fs= 20ksi (138Mpa≈140Mpa)
El diseño del tanque debe contemplar el requerimiento mínimo de refuerzo por
temperatura y encogimiento, de manera tal que las grietas se generen en las
juntas elaboradas por diseño para que no surjan problemas de filtrado del agua
en el concreto que podría corroer el acero. Del ACI 350 se tiene la siguiente
tabla que establece la relación mínima de refuerzo con la longitud de juntas:
31Cfr. Portland cement Association 1993: 2. 32 Ksi: Kilo pound square inch
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Ilustración 15: Diseño de juntas
Fuente: ACI 35033
Acorde al ACI 350, las varillas no deberían exceder de la número 11 en
diámetro y de un espaciamiento de 12 pulgadas. El mínimo recubrimiento
debería ser de por lo menos 2 pulgadas.
Las grietas que se generen en el concreto, como se mencionó líneas arriba,
deben controlarse para evitar filtraciones en el concreto. Un criterio para el
diseño del espaciamiento por flexión se establece en el ACI 318-89(10.6.4):
Espaciamiento max =z3
2 × dc2 × fs3
Donde:
• Z=Cantidad limitante de distribución de refuerzo a flexión (Kips/in)34
• dc=Espesor del concreto, desde fibra en tensión hasta barra más próxima (in)
• fs=Stress en el refuerzo bajo cargas de servicio (Ksi)
33 Cfr. ACI 350 34 Kips= Kilo Libra
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Acorde al ACI 350, el valor de “z” no debe exceder 115 kips/in, para
condiciones ambientales normales y de 95 kips/in para situaciones severas.
La carga de diseño del refuerzo horizontal se establece acorde al siguiente
criterio:
wu = Coeficiente sanitario × (1.7 × Fuerza lateral)
El coeficiente sanitario es de 1.65 para tracción, 1.3 para flexión y 1.3 para
cortante más allá de la capacidad del concreto.
Se utilizará el método de diseño del manual “Circular concrete tanks without pre
stressing” para calcular el refuerzo vertical y horizontal, que después deberá
verificarse por acero mínimo y espaciamiento máximo.
1. Calcular relación H2
D×t , donde “D” es el diámetro del tanque y “t” el espesor.
2. La tensión en el anillo se hallará multiplicando los valores de las tablas del anexo
A por wuHR, de esta manera se hallará la envolvente de los esfuerzos en el anillo
por altura.
Ilustración 16: Ejemplo de envolvente en el anillo
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Fuente: Concrete tanks without pre stressing
3. El cálculo del acero se hará a través de la expresión As = Maxima tensión0.9×fy
4. El cálculo de los momentos para determinar refuerzo vertical se hallará
multiplicando wuH3 por los valores de las tablas del anexo A.
5. El ratio de acero se determina con la expresión ω = Muφfc′bd2
6. El acero vertical se determina mediante la ecuación As = ωbdfc′
fy
7. Finalmente se hacen las verificaciones por cortante y acero mínimo
El tanque se modelará, por recomendación del manual “Circular concrete tanks
without pre stressing”, como apoyado fijamente en la base. Esto genera una
representación más real de los esfuerzos que se generan en el concreto.
Losa
Los tanques se encontrarán a nivel y no estarán enterradas. La losa de
cimentación, por lo tanto, se encontrará apoyada en el terreno. Siguiendo las
recomendaciones del libro “Circular Concrete tanks without prestressing”, las
losas apoyadas sobre terreno pueden ser diseñadas bajo el % mínimo de
refuerzo, siempre y cuando, sea seguro que el suelo resistirá las cargas las
cargas que se transfieren. No se deben hacer vaciados de más de 4.5m por
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lado para evitar grietas por fisuración. Las juntas deberán diseñarse
apropiadamente.
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CAPÍTULO 3 : DATOS DEL PROYECTO
3.1. Descripción.
El presente proyecto comprende el diseño de los elementos hidráulicos de un
sistema de recirculación acuícola. Además, se elaborará el diseño estructural
de los tanques del sistema. La producción se destinará para venta interna en el
mercado peruano. Estará ubicado en el distrito de Lurín en Lima, Perú,
localizado exactamente en Jatosita – Pachacamác. Se dispone de un área de
alrededor de 5000 m2. Se hará un análisis de posibles fuentes de agua para el
proyecto que comprenden: red pública, captación del río, pozo tubular. Se
tomará como referencia para el diseño del proyecto la planta de producción
súper-industrializada de la empresa AQUAMAOF. Para estimar la tasa de
recirculación y la densidad de cultivo se usará como referencia los estudios de
James E. Rakocy, Michael P. Masser y Thomas M. Lossordo.
3.2. Ubicación.
El proyecto se ubicará en el distrito de Jatosita – Pachacamác. El terreno
cuenta con 4785 m2. El terreno brinda la facilidad de encontrarse directamente
al costado del canal de regadío, “San Fernando”, que puede ser aprovechado
como fuente de agua. Limita con el cerro candela por el norte y con
propiedades de terceros a los costados. En la ilustración 5 se aprecia el plano
del terreno.
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Ilustración 17: Plano de terreno
Fuente: propia
3.3. Análisis de la demanda
El Perú es un país productor de diferentes recursos hidrobiológicos
procedentes de la actividad de la acuicultura, de los cuales los más
representativos son: las conchas de abanico (53.86%), la trucha (27.84%), el
langostino (14.23%) y la tilapia (3.05%). De acuerdo a como se ven los
porcentajes las conchas de abanico y las truchas son las que ocupan cerca del
70% de la producción nacional.
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Gráfica 1: Cosecha de recursos hidrobiológicos procedentes de la acuicultura 2013
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
La producción de conchas de abanico y de langostino se dedica principalmente
para exportación. Ambas especies se crían de modo semi intensivo
principalmente en los departamentos de Piura y Tumbes, que concentran más
del 80% de la producción de ambos cultivos.
La trucha, en cambio, se cultiva fundamentalmente en Puno, Cuzco y
Huancavelica, donde se cumplen los requerimientos de agua fría y de bastante
pureza que el pez requiere. Se cría fundamentalmente con los métodos de
pozas y de jaulas.
La tilapia se cultiva principalmente en los departamentos de Piura y San Martin,
que concentran más del 90% de la producción. Esto es por los requerimientos
de temperaturas altas del pez. El método de crianza más usado es el de pozas
de tierra y concreto.
La siguiente tabla muestra un resumen de la producción de distintas especies
para el período 2003 – 2014.
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Tabla 5: Producción por especie de recursos hidrobiológicos procedentes de la
acuicultura 2003 - 2014
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
Se puede apreciar que la producción de los 4 principales cultivos ha crecido de
manera vertiginosa en los últimos 10 años. Respectivamente han crecido en
4000% la tilapia, 945% la trucha, 623% las conchas de abanico y 492% los
langostinos.
A pesar del gran crecimiento que se ha visto en los últimos años, la industria de
la acuicultura en el Perú es aún muy pequeña. Representa solo el 2% del
sector pesquero35. El estado peruano ha creado una serie de leyes y planes
para promover el desarrollo de esta industria, dándole beneficios en el tema de
impuestos como acceso a créditos. Un ejemplo es la ley Nº 30335: Ley general
de la acuicultura, que tiene por objeto “fomentar, desarrollar y regular la
acuicultura…”.
35 Cfr. ACUICULTURA PERÚ (2015) <<La pesca y acuicultura sostenibles desempeñan un papel crucial para la seguridad alimentaria y nutricional del Perú y del mundo>>
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Gráfica 2: Cosecha de recursos hidrobiológicos procedentes de la acuicultura 2003 -
2014
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
Gracias a proyectos de ley de este tipo se ha logrado mantener un crecimiento
de alrededor del 20% en el sector por más de 15 años. Además, los proyectos
del ministerio de la producción que buscan elevar el consumo per cápita de
pescado han fomentado el desarrollo del sector.
La mayor parte de la producción de conchas de abanico y langostinos se
destina a exportación. El producto más vendido en el mercado interno es la
trucha que abarca casi el 90% del mercado, le siguen la tilapia, langostino,
gamitana y conchas de abanico en orden descendiente.
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Gráfica 3: Venta interna de recursos hidrobiológicos procedentes de la acuicultura 2013
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
En el mercado interno se ha dado el mismo escenario que en la producción. Ha
habido un crecimiento vertiginoso del sector.
Tabla 6: Venta interna de recursos hidrobiológicos por especie 2003 - 2014
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
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Las ventas de tilapia, trucha, conchas de abanico y langostino han crecido en
2450%, 2945%, 878%, 645% respectivamente. Como se puede apreciar, la
tilapia es uno de los cultivos que ha crecido más en términos tanto de
producción como venta interna.
La siguiente tabla muestra el crecimiento en la venta interna específicamente
de la tilapia para el período 2003 – 2014.
Tabla 7: Venta interna de tilapia 2003 - 2014
Año Venta Interna (Tm.)
2003 112
2004 1326
2005 619
2006 494
2007 1741
2008 928
2009 777
2010 1417
2011 1366
2012 1727
2013 2069
2014 2867
Elaboración: Propia
Estos datos, acorde al ministerio de producción, representan el volumen
comercializado de tilapia dentro del país. Por lo tanto, equivale a la demanda
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interna de tilapia del Perú. Se utilizarán para hacer una proyección a 10 años y
estimar el mercado potencial para el proyecto.
Se utilizará el método de regresión lineal por ser el más conversador.
Gráfica 4: Demanda interna de tilapia en el Perú 2003 - 2014
Elaboración: Propia
Del gráfico se obtiene que la ecuación de regresión es:
Y = 167.78 X – 335699
Donde:
• Y= Venta Interna en Toneladas métricas
• X= años
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Tabla 8: Proyección venta interna de tilapia en el Perú 2015 - 2024
Años Venta Interna
(Tm.)
2015 2378
2016 2545
2017 2713
2018 2881
2019 3049
2020 3217
2021 3384
2022 3552
2023 3720
2024 3888
Elaboración: Propia
La tabla anterior muestra los resultados de la proyección. Como se puede
apreciar, las ventas proyectadas para los años 2015 – 2018 son menores que
la venta real en el año 2014. Esto sucede porque la data usada varía de
manera no lineal año a año. No obstante, se puede extraer una tendencia que
sirve para proyectar cómo serán las ventas en un período lejano, en este caso
10 años.
De acuerdo a las cifras, para el año 2024, habrá un incremento de 1000
toneladas en la demanda interna de tilapia del Perú. El mercado objetivo del
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proyecto es Lima, específicamente, los sectores socio económicos A, B y C.
Por ello, se va proceder a estimar el incremento de la demanda de la capital.
Gráfica 5: Población de lima por niveles socioeconómicos - 2014
Fuente: INEI 2014
Acorde a las proyecciones del INEI, la población de lima metropolitana para el
año 2015 es de 10 269 613. Además, la población del Perú al 2015 es de 33
246 753. Con esta data se procederá a calcular el consumo per cápita del país
y después de la capital. Finalmente se segmentará por los sectores
socioeconómicos.
𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑐𝑐á𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝ú: 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑡𝑡 𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃𝑡𝑡𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝ó𝐶𝐶
= 0.08𝐾𝐾𝐾𝐾
𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝
𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐿𝐿𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝: 0.08 × 10 269 613 = 885 𝑇𝑇𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑇𝑇𝑝𝑝𝐶𝐶
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𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶ó𝐶𝐶𝑝𝑝𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐴𝐴/𝐵𝐵/𝐶𝐶 ∶ 885 ∗ 66.4% = 588 𝑇𝑇𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑇𝑇𝑝𝑝𝐶𝐶
Acorde al INEI, para el año 2024 se proyecta que la población el Perú sea 34
102 668. Además, la población de Lima metropolitana se estima en 11 231
595.36 Con estos datos se calculará el consumo futuro.
𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑐𝑐á𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝ú 𝑓𝑓𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶: 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝑇𝑇𝐶𝐶 𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃𝑡𝑡𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝ó𝐶𝐶 𝑓𝑓𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝
= 0.11𝐾𝐾𝐾𝐾
𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝
𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐿𝐿𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝: 0.11 × 11 231 595 = 1280 𝑇𝑇𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑇𝑇𝑝𝑝𝐶𝐶
𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶ó𝐶𝐶𝑝𝑝𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐴𝐴/𝐵𝐵/𝐶𝐶 ∶ 1280 ∗ 66.4% = 850 𝑇𝑇𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑇𝑇𝑝𝑝𝐶𝐶
Entonces se tiene que para el 2024 habrá una demanda potencial de 262
Toneladas adicionales.
El presente proyecto se diseñara, por lo tanto, para una capacidad de
producción de 100 Toneladas. Tomando en cuenta que empezará a producir
alrededor del año 2017 – 2018.
Tabla 9: Venta interna de recursos hidrobiológicos por especie 2013
Fuente: Anuario Estadístico 2014 - Produce
36 Cfr. INEI << Perú: Estimaciones y proyecciones de la población total, urbana y rural por años calendario y edades simple, 1970 – 2025>>
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La tabla anterior muestra la variación mensual de la venta de tilapia para el año
2013. Como se puede apreciar, las variaciones oscilan en un rango de un 10 a
15% alrededor de la media anual. Esto es porque la tilapia no es un producto
temporal como el pavo que se vende en grandes cantidades a fin de año y
después disminuye abruptamente. Por esta razón, el proyecto deberá
considerar en su diseño una producción uniforme a lo largo de todos los meses
para acomodarse a las características del mercado.
3.4. Análisis de fuente de agua
El presente proyecto presenta 5 posibles opciones de fuentes de agua por su
localización. Estas son:
• Red pública
• Camiones cisterna
• Pozo
• Canal
• Desagüe
Cada una de estas será analizada en base a los criterios sobre los tratamientos
que deberían hacérseles y la facilidad de acceso a la fuente.
A. Red pública
El proyecto está ubicado en el distrito de Lurín y cuenta con servicios de agua y
desagüe, es decir, se dispone de acceso a la Red Pública de agua en la zona.
Esta agua tiene un acceso inmediato al proyecto, las tubería ya se encuentran
colocadas. No obstante, se tienen que tramitar los permisos para poder hacer
un uso industrial de esta agua. Otra ventaja es que no se debe realizar ningún
tratamiento mayor para purificar esta fuente. Por el contrario, por los niveles de
cloro que contiene, se debe realizar un tratamiento primario de aireación, para
evitar que esta sustancia afecte a los peces. El segundo inconveniente está en
términos de costo, no es gratis comprar agua a Sedapal. Sin embargo, por las
características del proyecto, solo se efectuará una compra mayor en la historia
de la planta, y al año se harán reposiciones de un 1% del volumen total. P á g i n a 70 | 141
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B. Camiones cisterna
La segunda opción para adquirir el agua es a través de camiones cisterna. En
lugares donde no se dispone de servicios de agua y desagüe, como
asentamientos humanos o lugares alejados, esta es una de las opciones a las
que se recurre para satisfacer esta necesidad. Sus ventajas radican en que no
se debe realizar ningún tratamiento mayor al agua. Se podría pedir al
proveedor que reduzca los niveles de cloro al rango que se considere
aceptable para los peces y evitar tener que realizar un aireado como en el caso
anterior. Su disponibilidad es inmediata, no se debe tramitar mayores permisos,
puesto que es un contrato de compra. Las desventajas radican en que los
precios que manejan las personas que venden agua por camiones cisternas
llegan a alcanzar 8 veces el valor que se le paga a Sedapal por un mismo
volumen. Esta diferencia de costo es inmensa y por el gran volumen de agua
que se va a adquirir puede generar terminar siendo más caro que realizar una
aireación al agua a utilizar.
C. Pozo
Las ventajas radican en que el agua de esta fuente es gratis. No obstante, se
tiene que realizar una construcción masiva y solo va a ser usada 1 vez al año.
Además, las características del agua no se conocen. Por ello, se tendría que
realizar un estudio previo para determinar qué tipo de tratamientos se tendría
que hacer para que esta agua pueda ser usada en la planta. En términos de
disponibilidad es inmediato el acceso. En costo, no se puede definir sin realizar
un estudio que indique el tratamiento a tener que realizar al agua.
D. Canal
El terreno donde será ubicado el proyecto bordea por el norte con el canal San
Fernando. Este es un canal de regadío que abastece de agua a las zonas de
cultivo que se encuentran circundantes. En términos de disponibilidad, se tiene
acceso inmediato a esta fuente de agua. No obstante, se deben realizar un
estudio previo de la calidad de agua, que demuestre que puede usarse para
cultivar tilapia para consumo humano. De lo contrario, se tendría que realizar el
tratamiento respectivo. Tomando como referencia que se capta para uso P á g i n a 71 | 141
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agrícola, se infiere que de tener que hacer un tratamiento este tendría que ser
primario y secundario, para eliminar las pequeñas partículas y componentes
biológicos que puedan afectar a los peces.
E. Desagüe
En el colegio de la inmaculada, se capta agua de los desagües que es
purificada para después utilizarla para regar todas las áreas verdes que se
disponen. Además, esta misma agua se brinda a los animales y se usa para
cultivo de tilapias. La ventaja de captar las aguas del desagüe en términos de
costo que es gratis obtenerla. No obstante, se tendría que construir una planta
de purificación que solo sería utilizada de manera intensiva en su creación y
después a un 1% de su capacidad cada año.
A continuación se presenta una tabla resumen asignando un valor del 1 al 3,
donde 3 es excelente y 1 es malo, para calificar cada fuente de agua en
términos de accesibilidad, costo de compra (C i) y de tratamiento (C t).
Tabla 10: Fuente de agua
Fuente Accesibilidad Costo i Costo t Total
Red pública 2 2 3 7
Cisternas 3 1 3 7
Pozo 3 1 2 6
Canal 3 3 2 8
Desagüe 1 3 1 5
Elaboración: propia
En resumen, las fuentes más recomendadas es el Canal. No obstante, se debe
realizar un estudio para determinar cuál debe ser el tratamiento que se tendría
que hacer para que el agua cumpla con la calidad necesitada a usar en las
pozas. Si este coste es muy alto, convendría comprar el agua directamente de
la red pública, y airearla en las pozas antes de ingresar los pescados.
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CAPÍTULO 4 : DISEÑO DE INGENIERÍA
4.1. Descripción del sistema de producción
Ilustración 18: Sistema de Producción
El sistema de producción está compuesto por un conjunto de tanques,
ilustración 19: A, en cuyo interior se cultivará el pescado. Cada uno de estos
tanques está vinculado a un aparato oxigenador, ilustración 19: B, cuya función
es regular el nivel de oxígeno disuelto dentro del tanque.
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Ilustración 19: Esquema simplificado
Cada tanque trabajará con un sistema de drenaje dual, que consiste en un
drenaje principal y uno secundario. Como se muestra en la siguiente
ilustración:
Ilustración 20: Sistema de drenaje dual
El drenaje principal, ilustración 20: A, estará unido a una tubería dentro del
tanque y desembocará en el filtro principal. La tubería tendrá perforaciones a lo
largo de su altura para permitir el ingreso del agua. Estará recubierta con una
malla que evite el ingreso de sólidos o la fuga de pescados. El caudal del
drenaje principal será alrededor del 95% del caudal del tanque.
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El drenaje secundario, ilustración 20: B, estará unido a una trampa para
sólidos, ubicada debajo del tanque y desembocará en un filtro de flujo radial,
ilustración 21. La trampa para sólidos estará cubierta por un platillo para evitar
la fuga de pescados.
Ilustración 21: Filtro secundario
El filtro de flujo radial servirá como pretratamiento para decantar los sólidos de
gran tamaño. El filtro tendrá una tubería de salida vinculada al filtro principal y
una tubería de descarga que permita remover los sólidos que han decantado.
El filtro principal estará compuesto de tres (3) elementos principales. Estos son,
la zona de distribución, el filtro sedimentador y el filtro biológico. Cada una de
estas zonas estará aislada por muros de concreto. Las conexiones se harán a
través de tuberías.
Cada tanque estará vinculado a una zona de distribución, ilustración 19: C.
Esta servirá para mezclar y uniformizar el agua. Además, reducirá la velocidad
del agua antes de que pase al filtro sedimentador. Cada zona de distribución
estará vinculada con varias tuberías a un filtro sedimentador. Además, las
zonas de distribución estarán vinculadas entre sí para poder derivar el flujo en
el caso que un sedimentador esté en mantenimiento o falle.
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Los sedimentadores, ilustración 19: D, servirán para eliminar las partículas de
menor tamaño del sistema antes de pasar a la zona de filtrado biológico. La
base de cada uno estará en forma de V para facilitar la acumulación de sólidos.
Este punto estará unido a una tubería de descarga. Los sedimentadores
tendrán una zona de entrada, de filtrado, salida y de acumulación de sólidos.
Ilustración 22: Esquema sedimentador
El sedimentador usará una serie de láminas inclinadas que permiten reducir el
área necesaria y aumentar el caudal de trabajo. El concepto es que el agua
percole lentamente hacia arriba y las partículas en suspensión “choquen” en las
láminas y después caigan al fondo del tanque.
Ilustración 23: Funcionamiento del sedimentador
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El filtro biológico, ilustración 19: E, servirá para regular los niveles de amonio,
nitrato y BOD en el agua. Estará unido a través de varias tuberías a la zona de
sedimentación y a la zona de bombeo.
Ilustración 24: Esquema filtro biológico
Cada una de las tuberías se extenderá por encima del filtro biológico. Estas
tendrán aspersores ubicados sobre su longitud para soltar el caudal
uniformemente sobre el filtro biológico.
El filtro estará compuesto por un medio sintético que servirá para permitir el
crecimiento de las bacterias. A través de este, fluirá el agua hasta llegar a una
zona de recolección. Por encima de la zona de recolección se ubicará un
espacio de aire de alrededor de 12’’. Esta zona estará a unida a un aireador
que soplará aire a través de la media sintética. Este proceso ayuda a reducir el
dióxido de carbono y Nitrógeno de la media sintética y, por ende, del agua en
tratamiento.
Antes de la zona de recolección de agua se ubicará una malla de 20 μm para
filtrar sólidos remanentes del filtrado biológico. La zona de recolección estará
unida a la zona de bombeo de donde se abastecerá de agua a los
oxigenadores de cada tanque. Se tendrá dos bombas, cada una con su red
independiente de tuberías para poder desviar el agua en caso de
mantenimiento o falla mecánica.
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4.2. Tanques de producción
4.2.1. Volumen de agua
En el estudio de demanda se determinó que la capacidad de producción de la
planta debería ser de 100 Tn anuales. Además, la producción debería ser
uniforme a lo largo del tiempo porque las ventas de tilapia no son temporales.
La densidad de cultivo es la cantidad de kg que se producen por cada m3 de
tanque. La densidad de cultivo meta del proyecto son 100 kg / m3 / cosecha.
Con este valor se determinará el volumen que se necesita para conseguir una
producción de 100 Tn.
𝑉𝑉𝐶𝐶𝑡𝑡𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶 =100 𝑝𝑝𝐶𝐶
100 𝑘𝑘𝐾𝐾𝐶𝐶3
=100000𝑘𝑘𝐾𝐾
100 𝑘𝑘𝐾𝐾𝐶𝐶3
= 1000 𝐶𝐶3
Se necesita 1000 m3 de tanques para conseguir con una cosecha 100 Tn de
Tilapia. La tilapia tiene un ciclo de producción de 6 meses, por lo que en un año
se darían dos cosechas. Por ello, solo se necesitan 500 m3 de tanques para
conseguir la producción meta.
En la práctica, tener un único tanque de 500 m3 resultaría bastante complicado
para realizar los trabajos de alimentación, control, y cosecha. Es más eficiente
usar varios tanques pequeños que juntos acumulen el valor de 500 m3 y que
permitan lograr el control que requiere esta técnica de cultivo.
4.2.2. Número de tanques y dimensiones
Uno de los objetivos de la planta es conseguir una producción estable a lo largo
del año. Con varios tanques se puede ordenar la producción en serie, de
manera que cada mes del año un tanque llegue a la época de cosecha.
El ciclo de la tilapia dura 24 semanas. La siguiente tabla hace un análisis del
volumen unitario, producción por tanque y número de cosechas al año para
diferentes cantidades de tanques.
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Tabla 11: Análisis de sensibilidad tanques
# tanques 2 4 6 8 12
Volumen unitario (m3) 250 125 83.3 62.5 42
Producción unitaria (Tm) 25 12.5 8.3 6.3 4
Cosechas por año (veces) 4 8 12 16 24
Elaboración: Propia
Se decide optar por 6 tanques, puesto que se si se organizan en serie los
tanques se tendría una cosecha al mes a lo largo de todo al año Esto facilitaría
las tareas del equipo de gerencia.
De acuerdo al número de tanques escogido se tiene un volumen interior meta
de 83.3 m3. La relación base: alto recomendada para tanques de cultivo de
tilapia es de 10:1. La siguiente tabla muestra un comparativo de dimensiones
para distintos radios.
Tabla 12: Dimensionamiento tanques
Radio (m) 2 4 5 6 8 10
Alto (m) 0,4 0,8 1 1,2 1,6 2
Area (m2) 12,5 50,3 78,5 113,1 201,1 314,2
Volumen 5,0 40,2 78,5 135,7 321,7 628,3
Elaboración: Propia
El valor más cercano se obtiene con una base de 5m de radio. Se decide
elevar la altura a 1,3m para tener un volumen de 100 m3. La relación base alto
pasaría a ser 7.7:1.
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4.2.3. Tiempo de retención hidráulico
El tiempo de retención hidráulico (HRT por sus siglas en inglés) es una medida
del tiempo promedio que el agua permanece en cada tanque.
Para determinar este valor primero se debe calcular los requerimientos de
oxígeno de la biomasa de peces en el sistema.
𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝑃𝑃𝑝𝑝𝐶𝐶𝑇𝑇𝐶𝐶𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝ó𝐶𝐶 𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝑡𝑡 × 𝐹𝐹𝐶𝐶𝑅𝑅 × 𝛼𝛼𝐷𝐷𝐷𝐷
Donde:
Rdo = Kg de oxígeno disuelto consumido por pez por día
FCR = Factor de conversión alimentaria del proyecto
𝛼𝛼𝐷𝐷𝐷𝐷 = Kg de oxígeno disuelto consumido por 1 kg de alimento
Para el presente proyecto se tiene:
𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷 = 100 000 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝𝑇𝑇𝐶𝐶 × 1.2 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝𝑇𝑇𝐶𝐶
× 0.75 𝐾𝐾𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑂𝑂𝑂𝑂í𝐾𝐾𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝐾𝐾𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶
𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷 = 246 𝐾𝐾𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑂𝑂𝑂𝑂í𝐾𝐾𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶/𝑇𝑇í𝑝𝑝
En el capítulo 2.1. Información especie de cultivo, se menciona que los niveles
de Oxígeno disuelto deben mantenerse alrededor de 5 a 7.5 mg/L, y que no
debe reducirse de 3.5 mg/L porque podría empeorar el FCR.
Para el proyecto se considera que el nivel de oxígeno a la entrada del tanque
deberá ser de 10 mg/L. El nivel de oxígeno a la salida no deberá ser menor de
4 mg/L. Con estos datos se procede a calcular el caudal requerido por los
niveles de oxígeno:
𝑄𝑄𝑜𝑜 = 𝑅𝑅𝐷𝐷𝐷𝐷 ×1
(𝐷𝐷𝑂𝑂𝑖𝑖𝑖𝑖 − 𝐷𝐷𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜)
𝑄𝑄𝑜𝑜 = 246 𝐾𝐾𝐾𝐾 𝐷𝐷𝑂𝑂𝑇𝑇í𝑝𝑝
×106𝐶𝐶𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾
×1
(10𝐶𝐶𝐾𝐾 𝐷𝐷𝑂𝑂𝐿𝐿 − 4𝐶𝐶𝐾𝐾 𝐷𝐷𝑂𝑂
𝐿𝐿 )×
𝑇𝑇í𝑝𝑝1440 𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶
×1 𝐶𝐶3
1000 𝐿𝐿
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𝑄𝑄𝑜𝑜 = 29 𝐶𝐶3/𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶
Donde:
Qo = Caudal requerido por demanda de oxígeno
DOin = Oxígeno Disuelto a la entrada
DOout = Oxígeno Disuelto a la salida
El tiempo de retención hidráulico resultará de dividir el agua total anual en el
sistema entre el caudal mínimo por demanda de oxígeno.
𝐻𝐻𝑅𝑅𝑇𝑇 =1000 𝐶𝐶3
29 𝐶𝐶3/𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶= 34 𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶
Se usará un tiempo redondeado de 30 minutos para el diseño.
El caudal de diseño será por lo tanto el volumen de agua permanente en el
sistema entre el tiempo de retención.
Teniendo 6 tanques de 10 m de diámetro y 1.3 de altura de agua se tiene:
𝑄𝑄 =612 𝐶𝐶3
30 𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶×𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶60 𝐶𝐶
𝑄𝑄 = 0.34 𝐶𝐶3/𝐶𝐶
El caudal total será de 0.34 m3/s, el caudal de cada tanque será 0.06m3/s.
4.2.4. Drenaje principal y secundario
Cada tanque funcionara con un sistema de drenaje dual. El objetivo es atrapar
los sólidos de mayor tamaño en una trampa en el fondo del tanque que serán
drenados por el drenaje secundario (Flujo B).
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Ilustración 25: Drenaje dual de tanques de producción
El drenaje principal será captado a través de una tubería perforada que se
encontrará en el centro del tanque. Esta estará recubierta por una malla para
evitar la entrada de sólidos. El caudal principal será el 95% del caudal del
tanque.
La velocidad de entrada a través de la malla deberá ser menor de 30 cm/s para
evitar el impacto de peces. Entonces el área total de orificios de la malla por
continuidad será:
𝑄𝑄 = 𝑉𝑉 × 𝐴𝐴
𝐴𝐴 =0.054 𝐶𝐶3/𝐶𝐶
0.3𝐶𝐶/𝐶𝐶= 0.180 𝐶𝐶2
La concentración de sólidos es menor en el tercio central de la altura de agua
del tanque37. La zona perforada de la malla tendrá una longitud igual o menor.
Los orificios en la malla serán de 3 mm x 3 mm, espaciados 2 mm. La altura de
la zona perforada será menor a 43 cm, 1/3 de altura de agua. Tomando en
cuenta estas consideraciones resulta una tubería enmallada de las siguientes
características:
37 Cfr. Culture Tank Design P á g i n a 82 | 141
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Alto Total: 1.3
Longitud perforada: 40 cm
Radio: 25 cm
Aperturas: 3 mm x 3 mm
Área de vacíos: 0.180 m2
El drenaje secundario será captado a través de un disco que se ubicará 5 mm
sobre el fondo del tanque. El caudal que pasará por acá será el 5% del caudal
del tanque.
𝑄𝑄 = 𝑉𝑉 × 𝐴𝐴
𝐴𝐴 =0.003 𝐶𝐶3/𝐶𝐶
0.3𝐶𝐶/𝐶𝐶= 0.009 𝐶𝐶2
Con estas consideraciones se tiene un disco de 30 cm de radio.
4.2.5. Diseño estructural
Las dimensiones iniciales de los tanques son de 1.3 m de altura hidráulica y de
10 m de diámetro. El contenido del tanque serán peces y agua, siendo el agua
el componente fundamental de la carga.
El diseño estructural está dividido en el cálculo del refuerzo horizontal y el
refuerzo vertical para los muros del tanque. La losa, por la baja altura del
tanque, se diseñará con los requerimientos de acero mínimo.
4.2.5.1. Refuerzo Horizontal:
Se considera como altura real del tanque 1,4m, es decir, se agregan 10 cm de
borde libre para evitar derrames. Se considera un espesor de muro inicial de 15
cm, y un recubrimiento de 5 cm.
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Las características iniciales del tanque resultan de la siguiente manera:
H 1,4 m ɣ 1000 kg/m3
t 0,15 m esh 0,0003
D 10 m ES 2,10E+06 kg/cm2
Se calcula en primer lugar, la envolvente de la tensión en el anillo del muro:
Ilustración 26: Diagrama de tensión en el anillo
Elaboración: Propia
0,0H 0,1H 0,2H 0,3H 0,4H 0,5H 0,6H 0,7H 0,8H 0,9H
Envolvente 6,10E+03 6,46E+03 6,89E+03 7,18E+03 7,29E+03 7,15E+03 6,59E+03 5,60E+03 4,11E+03 2,18E+03
Los valores de la envolvente se encuentran en kg/cm2. El cálculo se realizó
utilizando las ayudas de cálculo del libro “Design of concrete tanks without
prestressing”. De la ilustración 8, se aprecia que el esfuerzo máximo es 7,2 T.
Se procede a calcular el refuerzo mínimo en el anillo:
𝐴𝐴𝐶𝐶 =7290
4200 ∗ 0.9= 1.92 𝑐𝑐𝐶𝐶2
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8
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Se usará fierro de ¼”@25 cm. El área de acero final es 2.5 cm2. La cuantía es
0.006.
De la ilustración 3 de la sección 2.2, fundamento teórico estructural, se tiene
que la cuantía mínima para juntas espaciadas a 50 pies es 0.00475. Entonces,
se verifica que la cantidad de acero es suficiente para evitar grietas. Se verifica
también que el esfuerzo en el concreto no excede de 10% de f’c.
𝑓𝑓′𝑐𝑐 =0.0003 ∗ 2.1𝑝𝑝6 ∗ 2.53 + 2600
1500 + 8 ∗ 2.53= 2.76𝑘𝑘𝐾𝐾/𝑐𝑐𝐶𝐶2
Considerando que se use un concreto de f’c=210 kg/cm2, no existirá ningún
problema.
4.2.5.2. Refuerzo vertical:
En primer lugar, se calcula la envolvente del momento flexor a lo largo de la
altura del muro. Se vuelve a usar la ayuda de cálculo del “Design of concrete
tanks without pre stressing” para este propósito.
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Ilustración 27: Diagrama de momentos
Elaboración: Propia
0,1H 0,2H 0,3H 0,4H 0,5H 0,6H 0,7H 0,8H 0,9H 1,0H
Envolvente 8,48 30,92 61,24 97,63 130,98 156,45 167,06 150,09 98,85 0
De la ilustración 9 se extrae que el momento máximo ocurre a 0.7H, y es 167
kg-m. El área de acero correspondiente para este momento es 0.36 cm2.
Se usará fierro de ¼”@50 cm, lo que da un área final de 0.63 cm2 y una
cuantía de 0.00072. Se debe verificar que el acero cumpla con el
espaciamiento máximo para evitar grietas:
El valor de j es 0.96, el momento sin factorizar es 75 kg-m. Se tiene un peralte
efectivo de 10 cm. Entonces:
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
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𝑓𝑓𝐶𝐶 =75 ∗ 100
0.63 ∗ 0.96 ∗ 10= 1235𝑘𝑘𝐾𝐾
El valor de z es 115 kips, por lo que se convierte fs a 17.9 psi, dc son 2’’
𝑆𝑆𝐶𝐶𝑝𝑝𝑂𝑂 =1153
2 ∗ 22 ∗ 17.93= 33" = 82𝑐𝑐𝐶𝐶
El espaciamiento del fierro cumple con el máximo permitido.
Losa
Por la altura del tanque se provee de acero mínimo en ambas direcciones. Se
usará una losa de 15 cm de espesor con barras de 8mm a 20 cm, en ambos
sentidos.
4.3. Sistema de Drenaje
El drenaje está compuesto por el drenaje principal y el drenaje secundario.
El drenaje principal va desde los tanques de producción hasta el filtro principal.
Transporta el 95% del caudal de los tanques.
El drenaje secundario va desde los tanques de producción a un filtro
secundario. Este consiste en un tanque pequeño que sirve para eliminar los
sólidos de gran tamaño del caudal para que pueda pasar al filtro principal.
Cada tanque de producción tiene un filtro secundario.
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Ilustración 28: Plano de planta de producción
4.3.1. Drenaje Principal
El caudal transportado por cada tubería es el 95% del caudal de los tanques,
0.054 m3/s. Las tuberías usadas serán de PVC. El drenaje pasará 70 cm por
debajo del nivel del terreno para no cruzarse con las tuberías del sistema de
abastecimiento de agua.
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Ilustración 29: Plano de planta - drenaje principal
Todos los tanques tendrán los mismos tramos. Las longitudes se aprecian en la
siguiente tabla:
Caudal Drenaje
principal(m3/s) 0,054
Tramos Longitud(m)
AB 1
BC 20,85
DE 9,85
El caudal que pase por las tuberías depende de la pérdida de energía entre el
tanque y el filtro. Se calculará la altura de agua máxima que deberá tenerse en
el filtro principal para que pase el caudal de diseño.
P á g i n a 89 | 141
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Cálculo de pérdidas:
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Diámetros Accesorios A (m2) R (m) k
hpi (m) Velocidad
(m/s)
AB 0,05 1 0,20 1 Codo 90 0,031 0,063 0,42 0,077 1,715
BC 0,05 20,85 0,25 1 Codo 90 0,049 0,063 0,42 0,130 1,098
0,207
Por balance de energía se tiene que: 𝐸𝐸𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 + ℎ𝑝𝑝
La energía a la entrada es la altura de agua en los tanques de producción.
𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 1.09 𝐶𝐶
Entonces, el drenaje principal queda configurado de la siguiente manera:
Tabla 13: Configuración final drenaje principal
Caudal Drenaje principal
(m3/s) 0,054
Tramos Longitud(m) Cota(m)
Diámetro
Final(m)
AB 1 -0,7 0,20
BC 20,85 -0,7 0,25
DE 9,85 -0,7 0,25
4.3.2. Filtro secundario
Cada tanque de producción tiene un filtro secundario y este se encuentra
adyacente al mismo.
P á g i n a 90 | 141
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Se usará un filtro de flujo radial. El caudal a tratar es 0.003 m3/s. La velocidad
de sedimentación recomendada para desechos de tilapia está en el rango de
0.003 m/s a 0.0003 m/s38. Por tratarse este de un pretratamiento se usará una
velocidad ligeramente mayor al máximo recomendado. La velocidad de diseño
será de 0.008 m/s.
Para un sedimentador de flujo radial la curva de sedimentación sigue la
ecuación:
ℎ =𝐴𝐴𝐻𝐻𝐴𝐴𝑄𝑄
• H= Profunidad de zona de sedimentación
• A= Área transveral
• Q= Caudal
• v= Velocidad de sedimentación
• h= Caída vertical de la partícula sobre la longitud del tanque
Si h es mayor o igual que H entonces todas las partículas serán recolectadas
antes de salir del tanque. Igualando ambos valores se tiene la siguiente
expresión:
𝐴𝐴 =𝑄𝑄𝐴𝐴
Para el presente caso, con el caudal de 0.003 m3/s y la velocidad de diseño de
0.008 m/s. Se tiene un área necesaria de 0.375 m2.
Con un radio de 50 cm el filtro resulta de las siguientes características:
38 Cfr. Arizona Aquaculture best management practices (1999) P á g i n a 91 | 141
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Ilustración 30: Filtro secundario
• A: Zona de abastecimiento de agua
• B: Zona de filtrado
• C: Zona de recolección de sólidos
• D: Zona de recolección de agua
P á g i n a 92 | 141
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Características Finales
Tabla 14: Filtro secundario características finales
Sedimentador de flujo
radial
Q (m3/s) 0,003
Radio filtro (m) 0,5
Área (m2) 0,39
Velocidad (m/s) 0,007
Alto total (m) 1.25
Alto A (m) 0.2
Alto B (m) 0.8
Alto C (m) 0.25
4.3.3. Drenaje secundario
El drenaje secundario transporta un caudal de 0.003 m3/s. El recorrido va
desde los tanques de producción al filtro secundario y de ahí al filtro principal.
Las tuberías usadas serán de PVC. El drenaje pasará 10 cm por debajo del
nivel del terreno para no cruzarse con las tuberías del sistema de
abastecimiento de agua.
La velocidad límite en las tuberías será de 0.6 m/s para evitar la sedimentación
de partículas dentro de estas.39
Ilustración 31: Plano drenaje secundario
39 http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/Formuladecalculo.htm P á g i n a 93 | 141
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Los tramos serán iguales para todos los tanques.
Caudal Drenaje
secundario(m3/s) 0,003
Tramos Longitud(m)
AB 6
BC 18,6
DE 7,25
El tramo AB comprende desde el fondo del tanque de producción al filtro
secundario.
El tramo BC comprende de la zona de recolección de agua del filtro secundario
al filtro principal.
El caudal que pase por las tuberías depende de la pérdida de energía entre el
tanque y el filtro. Se calculará la altura de agua máxima que deberá tenerse en
el filtro secundario para que pase el caudal de diseño. P á g i n a 94 | 141
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Cálculo de pérdidas:
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Diámetros Accesorios A
(m2) R (m) k hpi
(m) Velocidad (m/s)
AB 0,003 6 0,0762 Codos 0,005 0,019 0,54 0,05 0,622
0,05
La energía a la entrada es la altura de agua en los tanques de producción.
𝐴𝐴𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐾𝐾𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑓𝑓𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶𝑇𝑇𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶 = 1.25 𝐶𝐶
El tramo BC es más crítico que el tramo DE. Por ello, se calculará con el
primero la altura máxima de agua que debe haber en el sedimentador para que
fluya el caudal de diseño.
Cálculo de pérdidas.
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Diámetros Accesorios A
(m2) R (m) k hpi
(m) Velocidad (m/s)
BC 0,003 18,6 0,0762 Codo 0,008 0,025 0,54 0,15 0,622
0,15
La energía a la entrada es la altura de agua en el filtro secundario.
𝐴𝐴𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐾𝐾𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑓𝑓𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑡𝑡 = 1.09 𝐶𝐶
Entonces, el drenaje secundario queda configurado de la siguiente manera:
Tabla 15: Drenaje secundario características finales
Caudal Drenaje 0,003
P á g i n a 95 | 141
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secundario(m3/s)
Tramos Longitud(m) Cota(m)
Diámetro
Final(m)
AB 6 -0,1 0,076
BC 18,6 -0,06 0,076
DE 7,25 -0,06 0,076
4.4. Sistema de filtrado
El sistema de filtrado está compuesto por tres partes. Una zona de distribución,
sedimentador y el filtro biológico. El objetivo del filtro principal es eliminar los
sólidos pequeños del agua, regular los niveles de
Amonio, Nitratos, Nitritos y Dióxido de Carbono. Toda el
agua del sistema atraviesa este filtro.
El sistema de filtrado se extenderá a todo lo largo del
diámetro de los tanques. Por ello, cada módulo del
distribuidor y sedimentador tendrán una longitud de 10 m.
• Zona A: Filtro Biológico
• Zona B: Módulo Sedimentador
• Zona C: Módulo Distribuidor
• Zona D: Cámara de Bombeo
Todos los módulos serán independientes y estarán
separados por muros de concreto. Se tendrá en total 3
distribuidores, 3 sedimentadores y 1 filtro biológico.
4.4.1. Distribuidor
El objetivo principal del distribuidor es mezclar el agua del drenaje principal y
secundario y reducir las velocidades antes de dar pase al sedimentador.
Ilustración 32: Filtro
P á g i n a 96 | 141
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Ilustración 33: Plano de planta
Como se aprecia en la ilustración de arriba, cada distribuidor será alimentado
por dos tanques de producción y este abastecerá a un tanque sedimentador.
Todos los distribuidores estarán conectados entre sí por tuberías de 35 cm
para poder desviar el caudal cuando un sedimentador se encuentre en
mantenimiento.
El caudal de entrada al distribuidor es entonces el caudal de dos tanques de
producción:
𝑄𝑄 = 0.11 𝐶𝐶3/𝐶𝐶
P á g i n a 97 | 141
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El distribuidor no está diseñado para que se sedimenten partículas en él, por lo
que la relación entre el caudal y el área superficial debe ser mayor que la
velocidad de sedimentación del filtro secundario: 0.007 m/s.
El distribuidor se extenderá a todo lo largo del diámetro del tanque por lo que
su longitud será de 10 m.
Con estas consideraciones se tiene un distribuidor de las siguientes
características:
Tabla 16: Distribuidor características finales
Distribuidor
Cota altura de agua (m) 1,09
Largo (m) 10
Ancho (m) 1.3
Alto (m) 1,3
Velocidad crítica (m/s) 0.009
4.4.2. Sedimentador
El objetivo del sedimentador es eliminar las partículas pequeñas del flujo de
agua. La velocidad de sedimentación recomendada para desechos de tilapia
está en el rango de 0.003 a 0.0003 m/s. Se tomará el límite inferior para
garantizar una limpieza adecuada.
Cada sedimentador estará unido a un distribuidor y su caudal de trabajo será el
de dos tanques de producción. No obstante, si un sedimentador se encuentra
en mantenimiento los otros deben poder cubrir este volumen de agua.
El caudal de diseño será 4 veces el de un tanque de producción.
𝑄𝑄 = 0.23 𝐶𝐶3/𝐶𝐶
P á g i n a 98 | 141
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La capacidad de un sedimentador es proporcional al área superficial del mismo.
Por ello, se usará un sedimentador laminar que ofrecen una gran área de
sedimentación en un volumen bajo respectivamente.
Ilustración 34: Componentes sedimentador laminar
La capacidad de un sedimentador laminar está relacionada con proyección del
área horizontal de las láminas del filtro. (ilustración 35)
Ilustración 35: Área horizontal proyectada sedimentador laminar
Para el presente caso, se proponen láminas de 4m de largo con un ángulo de
inclinación de 60º y un espaciamiento de 5 cm entre láminas.
P á g i n a 99 | 141
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Se propone un filtro con un largo de 10 m y un ancho de 4.2m.
En el filtro se debe cumplir que la velocidad en el componente Y, respecto a la
siguiente ilustración, debe ser mayor que el caudal entre el área total de las
láminas:
Ilustración 36: Funcionamiento de sedimentador laminar
−𝐴𝐴𝑦𝑦 = 𝐴𝐴𝑠𝑠 × cos (𝜃𝜃) ≥𝑄𝑄𝐴𝐴𝑙𝑙
40
• 𝐴𝐴𝑦𝑦 = Componente de la velocidad en y
• 𝐴𝐴𝑠𝑠 = Velocidad de sedimentación
• 𝐴𝐴𝑙𝑙 = Área total de laminas
• 𝜃𝜃 = Ángulo de inclinación
El área total de las láminas depende del número que haya en el tanque. Este
se calcula mediante la siguiente expresión:
𝐶𝐶 =𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶(𝜃𝜃) × (𝑤𝑤 − 𝑡𝑡 × cos(𝜃𝜃))
𝐶𝐶
• w= Ancho del filtro
40 Cfr. Clarifier Design 2005: 64 P á g i n a 100 | 141
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• l= Longitud del filtro
• s= Espaciamiento entre láminas
Resolviendo se tiene 38 láminas para el filtro.
La velocidad en el componente Y resulta:
−𝐴𝐴𝑦𝑦 = 𝐴𝐴𝑠𝑠 × cos (𝜃𝜃)
−𝐴𝐴𝑦𝑦 = 0.54 𝐶𝐶/ℎ
La relación entre el caudal y el área total resulta:
𝑄𝑄𝐴𝐴𝑙𝑙
=0.23 × 60 × 60
38 × 10 × 4𝐶𝐶/ℎ
0.537 𝐶𝐶/ℎ
Se cumple entonces la condición de diseño. Se tendrá entonces un filtro de las
siguientes características:
Ancho Filtro (m) 4,20
Largo Filtro (m) 10,00
Alto (m) 3.5
Longitud Lamina (m) 4,00
Angulo 60,00
Número Laminas 38,00
El agua que entra al sedimentador lo debe hacer de manera uniforme sobre
toda su longitud para garantizar que haya una buena distribución de sólidos.
Se propone 6 tuberías de pase del distribuidor al sedimentador. La cota de
captación será de 80 cm, y la salida -2.875 m. Con estas consideraciones se
P á g i n a 101 | 141
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calcula la altura de agua en el sedimentador para que pase el caudal de
diseño:
Cálculo de pérdidas:
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Diámetros Accesorios A
(m2) R (m) k hpi
(m) Velocidad (m/s)
AB 0,04 3,5 0,2 Codos 0,031 0,050 0,39 0,08 1,204
0,08
𝐴𝐴𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐾𝐾𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐶𝐶 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑇𝑇𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑇𝑇𝐶𝐶𝑝𝑝 = 1.01 𝐶𝐶
El sedimentador queda configurado de la siguiente manera:
Ilustración 37: Plano sedimentador Laminar
P á g i n a 102 | 141
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• A: Zona de recolección de agua
• B: Zona de filtrado
• C: Zona de abastecimiento
• D: Zona de recolección de deshechos
Características finales:
Tabla 17: Sedimentador laminar características finales
Sedimentador
Ancho Filtro (m) 4,20
Largo Filtro (m) 10,00
P á g i n a 103 | 141
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Alto Total (m) 4,66
Longitud Lamella (m) 4,00
Angulo 60,00
Número Lamella 38,00
Área Filtro (m2) 42
Alto “A” (m) 0.3
Alto “B” (m) 3.46
Alto “C” (m) 0.3
Alto “D” (m) 0.6
4.4.3. Filtro biológico
El objetivo del filtro biológico es mantener el nitrógeno inorgánico (amonio,
nitratos y nitritos) en niveles saludables para el cultivo del pez.
Se tendrá un único filtro biológico que atenderá el caudal de toda la planta. Se
diseñará considerando que todos los tanques se encuentran en su máxima
producción.
El tipo de filtro usado será un filtro percolador.
Ilustración 38: Filtro percolador componentes
P á g i n a 104 | 141
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Este filtro se caracteriza porque el agua pasa a través de una media donde
crecen las bacterias que remueven el amonio y nitritos del agua.
La media sintética a usar será de las siguientes características:
Tipo Anillos de Plástico
Diámetro 2.5 cm
Porcentaje de vacíos 0.92
Área específica superficial 220 m3/m2
La producción de amonio se calculará en base a la cantidad de alimento que se
le brinda al pez día a día.
1 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑝𝑝𝐶𝐶𝑇𝑇𝐶𝐶𝑐𝑐𝑝𝑝 0.03 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶41
La máxima producción posible en el sistema considerando la densidad de
cultivo de 100 kg/m3 y teniendo los 6 tanques a máxima capacidad es 61 261
kg de pescado.
La tilapia se la alimenta en base a un % respecto a su peso corporal, este valor
varía de 20% a 1% a lo largo de su ciclo de vida. El valor promedio para el
sistema es de 2% de alimento diario respecto al peso corporal.
41Cfr. Colt 1986 P á g i n a 105 | 141
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𝑀𝑀á𝑂𝑂𝑝𝑝𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶 = 0.02 × 61 261 𝑘𝑘𝐾𝐾
1 225𝑘𝑘𝐾𝐾/𝑇𝑇í𝑝𝑝
El nivel de nitrógeno de amonio total (TAN) en el sistema es:
36.76 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇/𝑇𝑇í𝑝𝑝
Esta producción de amonio no es constante todo el día. Tiene picos después
de la alimentación al pescado. El proceso de alimentación en el proyecto será a
través de un alimentador automático que funcionará a intervalos de 1 hora.
Entonces la máxima concentración de amonio por litro será:
𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇 =36.76 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇/𝑇𝑇í𝑝𝑝
0.34 𝐶𝐶3/𝐶𝐶×
100060 × 60 × 24
𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇 = 1.25 𝐶𝐶𝐾𝐾/𝐿𝐿
Teniendo una temperatura de alrededor de 24ºC, y para una concentración de
TAN de 1.25 mg/L. La tasa de remoción de amonio es de 1 g TAN/ (m2*d).4243
Entonces el área superficial requerida del filtro biológico será:
𝐴𝐴𝑆𝑆 =36.76 𝑘𝑘𝐾𝐾 𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇𝑇𝑇í𝑝𝑝 × 1000 𝐾𝐾
𝐾𝐾𝐾𝐾
1 𝐾𝐾 𝑇𝑇𝐴𝐴𝑇𝑇𝐶𝐶2𝑇𝑇
𝐴𝐴𝑆𝑆 = 36 757 𝐶𝐶2
El volumen del filtro es una relación entre el área superficial requerida (As) y el
área específica superficial de la media que se use:
𝑉𝑉𝑓𝑓 =36 757 𝐶𝐶2
220 𝐶𝐶3
𝐶𝐶2
𝑉𝑉𝑓𝑓 = 167 𝐶𝐶3
42 Cfr. Wortman (1990) 43 Cfr. Gujer, W and M. Boller (1986) 1353-1362
P á g i n a 106 | 141
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La carga hidráulica en el filtro es una relación entre el caudal sobre el área
superficial del filtro. Se recomienda una mínima carga hidráulica de 30 m3/m2*d
para garantizar que toda la media se mantenga húmeda y un máximo de 225
m3/m2*d puede ser usado para el diseño.44
Entonces el área mínima del filtro será:
𝐴𝐴𝑓𝑓 =0.34 × 24 × 60 × 60 𝐶𝐶3/𝑇𝑇
225 𝐶𝐶3𝑇𝑇𝐶𝐶2
𝐴𝐴𝑓𝑓 = 131 𝐶𝐶2
Considerando que el filtro biológico se explaya a lo largo de los 3 módulos
sedimentadores su largo es de 30 m. Entonces, las dimensiones finales de la
media del filtro biológico serán:
Filtro Biológico
Largo total del filtro (m) 30
Ancho del filtro (m) 4,5
Alto (m) 1,3
Volumen (m3) 176
Área (m2) 135
El filtro biológico será suministrado a través de una serie de tuberías perforadas
que captarán agua del sedimentador y la rociarán por encima de la media.
Debe garantizar que haya una uniformidad sobre todo el filtro.
En cada tubería se usarán aspersores que tengan la capacidad de esparcir el
agua 50 cm a lo largo y a lo ancho.
Con estas consideraciones se tiene la siguiente cantidad de tuberías
perforadas y aspersores:
44 Cfr. Hochheimer (1990) P á g i n a 107 | 141
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Caudal Total (m3/s) 0,34
Largo de influencia (m) 0,50
Ancho de influencia (m) 0,50
Área de influencia (m2) 0,250
Número de aspersores 540
Caudal Unitario de aspersor (m3) 0,001
Número de tuberías perforadas 60
Aspersores por tubería 9
Caudal por tubería (m3/s) 0,0057
La energía en el punto de salida de la tubería es igual a la altura. Se calculará
la altura a la que deberán estar para que pase el caudal deseado, se usará
tuberías de 3’’:
Cálculo de pérdidas:
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Diámetros A
(m2) R (m)
hpi (m) Velocidad (m/s)
AB 0,0057 0,25 0,0762 0,005 0,019 0,0063 1,244
BC 0,0050 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0101 1,106
P á g i n a 108 | 141
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CD 0,0044 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0079 0,967
DE 0,0038 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0059 0,829
EF 0,0032 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0042 0,691
FG 0,0025 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0028 0,553
GH 0,0019 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0016 0,415
HI 0,0013 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0008 0,276
IJ 0,0006 0,50 0,0762 0,005 0,019 0,0002 0,138
0,0398
𝐿𝐿𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑝𝑝 𝑡𝑡𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑝𝑝𝐶𝐶𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝í𝑝𝑝𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑝𝑝𝑃𝑃𝑝𝑝𝑝𝑝á 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝 0.97𝐶𝐶
El filtro biológico queda configurado de la siguiente manera:
Ilustración 39: Plano filtro biológico
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• A: Medio Filtrante
• B: Cámara de aireamiento
• C: Zona de recolección de agua
• D: Zona de relección de deshechos
• E: Tubería abastecedoras
Tabla 18: Filtro Biológico características finales
P á g i n a 110 | 141
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Largo total del filtro (m) 30
Ancho del filtro (m) 4,5
Alto Total (m) 2,6
Volumen media (m3) 175,5
Área media (m2) 135
Alto “A” (m) 1.4
Alto “B” (m) 0.15
Alto “C” (m) 0.4
Alto “D” (m) 0.3
Cota “E” (m) 0.96m
4.5. Redes de abastecimiento
El objetivo principal del sistema de abastecimiento es llevar el agua de la zona
de recolección del filtro biológico hasta los tanques de producción.
Se tendrá dos líneas de abastecimiento independientes para evitar que el
sistema se detenga en caso de fallas mecánicas o trabajos de mantenimiento
en alguna tubería.
Las tuberías interconectarán la zona de recolección del filtro biológico con el
oxigenador de cada tanque de producción. Se tendrá un oxigenador por tanque
y estos deben aceptar 2 entradas de tuberías para poder conectar la línea de
respaldo.
El eje de las tuberías será 30 cm bajo el nivel del terreno. La cota de entrada
de la captación es de -90 cm.
P á g i n a 111 | 141
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La siguiente ilustración muestra los tramos y se puede apreciar las líneas
duplicadas de las tuberías de abastecimiento.
Se tiene las siguientes características iniciales:
Diámetro Tanques
(m) 10
Alto Tanques (m) 1,3
Volumen (m3) 102
Coeficiente HW 130
Numero tanques 6
Caudal unitario
(m3/s) 0,06
Caudal total (m3/s) 0,34
P á g i n a 112 | 141
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Ilustración 40: Plano de planta redes de abastecimiento
Se calcularán las pérdidas para el tanque 6 que es el más crítico. Las
longitudes y caudales de los tramos se aprecian en la siguiente tabla:
P á g i n a 113 | 141
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Tramo
Caudal(
m3/s) Longitud(m)
AB 0,340 1,45
BC 0,340 12,6
CD 0,170 22
DE 0,170 3,7
EF 0,113 11
FG 0,057 11
CH 0,057 10
HI 0,000 10,3
IJ -0,057 10,3
P á g i n a 114 | 141
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Cálculo de pérdidas:
Tramo Caudal(m3/s) Longitud Ch-w Diámetros Accesorios A
(m2) R (m) k hpi
(m) Velocidad (m/s)
AB 0,34 1,45 130 0,5 0,196 0,125 0 0,01 1,73
BC 0,34 12,6 130 0,5 Un Codo a 90 0,196 0,125 0,26 0,10 1,73
CD 0,17 22 130 0,4 Un Codo a 90 0,126 0,100 0,39 0,13 1,35
DE 0,17 3,7 130 0,4 Una T 0,126 0,100 0,26 0,04 1,35
EF 0,11 11 130 0,35 Una T 0,096 0,088 0,28 0,06 1,17
FG 0,06 11 130 0,25 2 Codos a 90 0,049 0,063 0,39 0,11 1,15
G6 0,06 11 130 0,25 2 Codos a 90 0,049 0,063 0,39 0,11 1,15
0,57
La cota de salida de la tubería es de 30 cm. Por balance de energía se tiene:
Energía en A Energía 6
E. Presión Cota E. Velocidad E. Presión Cota E. Velocidad HP
1,84
-
0,90 0,00 0,00 0,30 0,07 0,57
Se necesitará dos bombas que puedan brindar 1.84m de presión para un
caudal de 340 l/s. El sistema de abastecimiento queda configurado de la
siguiente manera entonces:
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Tabla 19: Redes de abastecimiento características finales
Tramo
Caudal(
m3/s) Longitud(m)
Diámetro
final(m)
AB 0,340 1,45 0,500
BC 0,340 12,6 0,500
CD 0,170 22 0,400
DE 0,170 3,7 0,400
EF 0,113 11 0,350
FG 0,057 11 0,250
CH 0,057 10 0,400
HI 0,000 10,3 0,350
IJ -0,057 10,3 0,250
Eje de entrega esta 30 cm sobre nivel de
tierra
Las tuberías van enterradas a 30 cm
La captación es a -0,9
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CAPÍTULO 5 : ANÁLISIS ECONÓMICO
5.1. Presupuesto
El presupuestado del proyecto se hará en base a ratios fundamentalmente,
puesto que no es el objeto principal de la tesis y falta precisar detalles sobre el
resto de especialidades. No obstante, es importante determinar alrededor de
que suma sería el costo de inversión.
La estructura de costos de inversión se dividirá de la siguiente manera:
• Iniciales
• Planta
• Procesamiento
• Imprevistos
A continuación se pasará a detallar cada uno de estos puntos. Para el punto de
imprevistos, por el nivel de detalle del proyecto, se considerará un 10% del
costo total.
5.1.1. Iniciales
Entre los costos iniciales están el terreno, Planos, Permisos municipales y
gastos financieros como las cartas fianzas.
El terreno es propiedad de los dueños del proyecto, no obstante, igual debe
incluirse en el proyecto para demostrar su viabilidad. Este ha sido cotizado en
$75/m2 y tiene un metraje de 4853 m2. El costo total de las especialidades se
considera en S/. 10 000, y se pondera los gastos municipales en 10 000 de la
misma manera. Resulta el siguiente cuadro:
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Iniciales
Metrado Ratio S/. Parcial
Terreno terreno 4853 217,5 1055527,5
Planos
Eléctricas -
Hidráulica -
Estructuras 1 10000 10000
Permisos
Municipales Simil 1 10000 10000
5.1.2. Planta
Estos costos refieren únicamente a la zona que corresponde a la planta de
producción, donde se encuentran los tanques de cultivo, filtros sedimentadores
y biológicos, y otras maquinarias específicas. Los costos se subdividirán en
hidráulicos, estructuras, maquinarias y otros.
En el ámbito hidráulico, se dispone de 294m de tuberías y 52 accesorios de
distintos tipos, en conjunto, con 10 válvulas de restricción de flujo. Se tomará
para prorratear estas partidas los costos del proyecto “Construcción del sistema
de agua potable, desagüe y tratamiento de aguas residuales en el centro
poblado de nuevo Bambamarca”, cuyo detalle se encuentra en los anexos
Sección B. El costo de instalación de tuberías por ml es de S/. 60 incluyendo
los accesorios, el de válvulas es S/. 65 por unidad.
En el ámbito estructural, se tomará para el costo del concreto, encofrado y
acero los referentes del proyecto mencionado líneas arriba. Para tanques
circulares estos son S/. 356, S/. 38 y S/. 5, respectivamente. Para losas el
concreto y acero son S/. 400, y S/. 4. Los filtros se prorratearan con un costo
por m3 igual al costo de los tanques, puesto que poseen características
similares en cuánto a acero, concreto y superficie a encofrar.
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Cada tanque tiene aproximadamente 7 m3 de concreto, 47 m2 de encofrado, y
384 kg de acero. Las losas tienen alrededor de 15 m3 de concreto, y 255 kg
acero. Los filtros tienen un volumen acumulado de 142 m3.
En las maquinarias, se necesita bombear 190 l/s con una altura de 1.5 m.
Consultando en el mercado nacional, se opta por usar 2 bombas en paralelo de
la empresa hidrostal con un costo unitario de S/. 34155. Se comprará, además,
una bomba de emergencia. Para oxigenar el agua, se comprará 8 máquinas
saturado ras con un costo unitario de S/. 7500. Para el resto de maquinarias
que se necesiten para cada tanque se estiman S/. 7500. Finalmente resulta el
siguiente cuadro.
Planta P.U. Parcial
Hidraúlica Tuberías 293,8 60 17628
Accesorios y codos 52
0
Válvulas 10 65 650
Estructuras Tanques - C 57 356 20131
Tanques - E 377 38 14326
Tanques - A 3075 5 13993
Losa - C 126 400 50265
Losa - A 2043 4 8172
Sistema de filtros 142,255 1000 142255
Maquinarias Bomba 3 40303 120908,7
Oxigenación 8 7500 60000
Planta de control 8 7250 58000
Otros varios 1893 100 189300
P á g i n a 119 | 141
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5.1.3. Procesamiento
El área de procesamiento y de oficinas tiene un metrado de 400 m2. Se
considera un costo de $600/m2 de área construida para prorratear esta zona.
Finalmente el costo total del proyecto resulta de la siguiente manera:
Tabla 20: Presupuesto final del proyecto Costos de inversión
Metrado Ratio S/. Parcial Iniciales
Terreno Terreno 4853 217,5 1055527,5
Planos
Eléctricas - Hidráulica – Estructuras 1 10000 10000
Permisos Municipales Simil 1 10000 10000
Financieros Cartas fianza 1%
Planta
Hidraúlica Tuberías 293,8 60 17628
Accesorios y codos 52
Válvulas 10 65 650
Estructuras Tanques – C 57 356 20131
Tanques – E 377 38 14326
Tanques – A 3075 5 13993
Losa – C 126 400 50265
Losa – A 2043 4 8172
Filtros 142,255 1000 142255
Maquinarias Bomba 3 40303 120908,7
Oxigenación 8 7500 60000
Planta de control 8 7250 58000
Otros Varios 1893 100 189300
Procesamiento
Oficinas y envasado
400 1595 638000
Parcial
2409157,33
Imprevistos
10%
240915,73
Total
2650073,06 Elaboración propia
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El costo total del proyecto resulta en 2.65 millones de soles. Este precio se
encuentra dentro del margen para industrias de este tipo. Considerando como
referencia el caso de la planta de tilapia de la empresa AQUAMAOF, que
produce 1200 toneladas al año y cuya inversión inicial fue de $ 13 millones de
dólares, su costo por 100 toneladas es alrededor de $ 1 millón de dólares. Es
importante señalar que este presupuesto puede elevarse hasta en un 10% por
la falta de detalle que contiene.
5.2. Costos de producción
Representan los costos de operación para producir las unidades de salsa de
aceituna. Los costos están valorizados en soles peruanos y se toma el tipo de
cambio del Banco Central de Reserva (BCR) ha S/. 2.85 por dólar.
5.2.1. Costo de materia prima, insumos y otros
A continuación se muestran una serie de tablas con los costos relacionados a
las diferentes materias primas involucradas en el proceso de producción.
Tabla 21: Costo de alimentos
Año Requerimiento
de alimento
Costo por
kilo
Costo
materia
prima
2016 132507,67 0,80 106006,13
2017 263728,85 0,80 210983,08
2018 276593,67 0,80 221274,94
2019 263728,85 0,80 210983,08
2020 276593,67 0,80 221274,94
2021 263728,85 0,80 210983,08
Elaboración propia
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Tabla 22: Costo de alevines
Año Volumen de
agua
Peces
por m3
Costo por
millar
Costo
materia
prima
2016 1800,00 154,00 9,40 2605,68
2017 1700,00 154,00 9,40 2460,92
2018 1800,00 154,00 9,40 2605,68
2019 1700,00 154,00 9,40 2460,92
2020 1800,00 154,00 9,40 2605,68
2021 1700,00 154,00 9,40 2460,92
Elaboración propia
5.2.2. Costo de los servicios
Los costos de los principales servicios son costo de energía eléctrica y agua.
Para el costo de energía eléctrica se halló el costo de la energía activa en hora
punta a un costo de S/. 023 / kWh.
Tabla 23: Costo de energía
Energía
anual (kWh)
Costo ( S/.
/kWh) Costo Total
269568,00 0,23 61758,03
Elaboración propia
El costo de la energía se considera un costo fijo para todos los años porque las
máquinas no serán apagadas durante su turno de trabajo, aún no se utilice la
máquina, ésta consumirá energía.
A continuación se detalla una tabla con los costos de agua potable,
considerando que se realiza la compra a Sedapal.
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Tabla 24: Costo de agua
Año
Agua
utilizada
(m3)
Costo
(S/. / m3)
Costo
total
2016 916,81 4,80 4400,71
2017 45,84 4,80 220,04
2018 45,84 4,80 220,04
2019 45,84 4,80 220,04
2020 45,84 4,80 220,04
2021 45,84 4,80 220,04
Elaboración propia
5.2.3. Costo de la mano de obra
La mano de obra es el factor de producción principal, es justamente el personal
lo que dará mayor valor al proceso y también al mejoramiento del mismo.
5.2.3.1. Mano de obra directa
Los costos de procesamiento y empaquetado que corresponden a la mano de
obra directa se calculan directamente mediante ratios.
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Tabla 25: Costo de procesamiento
Año
Volumen
de
pescado
Costo
Procesamiento
(S/. / kg)
Costo
total
2016 71471,23 1,50 107206,85
2017 121501,10 1,50 182251,64
2018 128648,22 1,50 192972,33
2019 121501,10 1,50 182251,64
2020 128648,22 1,50 192972,33
2021 121501,10 1,50 182251,64
Elaboración propia
Tabla 26: Costo de empaquetado
Año
Volumen
de
pescado
Costo
Empaquetado
(S/. / kg)
Costo
total
2016 28588,49 1,00 28588,49
2017 48600,44 1,00 48600,44
2018 51459,29 1,00 51459,29
2019 48600,44 1,00 48600,44
2020 51459,29 1,00 51459,29
2021 48600,44 1,00 48600,44
Elaboración propia
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5.2.3.2. Mano de obra indirecta
El personal de la mano de obra indirecta no está en contacto directo con el
proceso de fabricación de la tilapia, sin embargo son ellos que dirigen y dan
parámetros para la mejora del proceso.
Se les dará beneficios como dos gratificaciones al año y también el aporte
anual a AFP y a ESSALUD.
Tabla 27: Mano de obra indirecta
Cargo Cantidad
Sueldo
Bruto
mensual
Gratificaciones Aporte
AFP
Aporte
EPS
Sueldo
Neto
Mensual
Sueldo
Neto
Anual
Gerente General 1 3300 6600 528 412,5 2359,5 34914
Gerente Finanzas 1 3000 6000 480 375 2145 31740
Jefe de logística 1 3000 6000 480 375 2145 31740
Asistente 2 1800 3600 288 225 1287 19044
Analista 2 1800 3600 288 225 1287 19044
Seguridad 1 1100 2200 176 137,5 786,5 11638
TOTAL 8 14000 28000 2240 1750 10010 148120
Elaboración propia
5.2.4. Capital de trabajo
El capital de trabajo está compuesto por el inventario de materia prima e
insumos para el primer ciclo de producción. Por ello, se asume que se
necesitará un capital de trabajo igual a la mitad de los costos de producción del
primer año. El capital de trabajo requerido será de S/. 400 000.
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5.3. Presupuesto de ingresos y egresos
En adelante se presentan los presupuestos de ingresos y egresos.
5.3.1. Módulo de ingresos
Tabla 28: Módulo de ingresos
Años 1 2 3 4 5 6
Ventas (S/.) 777522 1321788 1399540 1321788 1399540 1321788
IGV 139954 237922 251917 237922 251917 237922
Precio de
venta 917476 1559710 1651457 1559710 1651457 1559710
Elaboración propia
5.3.2. Estructura de capital
Tabla 29: Estructura de capital
INVERSION Precio Vta IGV
Valor de
Venta
Desembolso
Inicial
Terreno 1055527,5 1.055.527,50 1.055.527,50
Construccion 1.263.362,14 192.716,26 1.070.645,88 1.263.362,14
Capital de Trabajo (Kw) 400.000,00 400.000,00 400.000,00
Maquinarias y Equipos
M y E (Leasing) 331.183,42 280.663,92
M y E (compra) 0,00 0,00 0,00 0,00
Total 3.050.073,06 192.716,26 2.718.889,64
Elaboración propia
P á g i n a 126 | 141
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En base a la estructura de capital vista en la tabla anterior se calcula la
depreciación anual para la construcción y los equipos adquiridos mediante
leasing. Se considera para el leasing una depreciación de 3 años, y para la
construcción 33 años.
Tabla 30: Estructura de depreciación
INVERSION
Años
deprec.
Deprec.
anual
Deprec.
acum
Valor
Residual
Contable
Terreno 0 0,00 1.055.527,50
Construccion 33 32.443,81 194.662,89 875.982,99
Capital de Trabajo (Kw) 0 0,00 400.000,00
Maquinarias y Equipos 0,00
M y E (Leasing) 3 93.554,64 280.663,92 0,00
M y E (compra) 5 0,00 0,00 0,00
Total 475.326,80 2.331.510,49
Elaboración propia
Finalmente se calcula la depreciación anual:
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Tabla 31: Depreciación anual
Años
deprec.
Deprec.
anual
año1 125.998,45
año2 125.998,45
año3 125.998,45
año4 32.443,81
año5 32.443,81
año6 32.443,81
Elaboración propia
Se procede a hacer el presupuesto de costos:
Tabla 32: Estructura de costos
Año 2016 2017 2018 2019 2020 2021
Alimento 106006,13 210983,08 221274,94 210983,08 221274,94 210983,08
Alevines 2605,68 2460,92 2605,68 2460,92 2605,68 2460,92
Agua 4400,71 220,04 220,04 220,04 220,04 220,04
Energia 61758.03 61758.03 61758.03 61758.03 61758.03 61758.03
Procesamiento 107206,85 182251,64 192972,33 182251,64 192972,33 182251,64
Empaquetado 28588,49 48600,44 51459,29 48600,44 51459,29 48600,44
310565,89 506274,15 530290,30 506274,15 530290,30 506274,15
Elaboración propia
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El financiamiento bancario se realizará a 6 años con el banco financiero a una
tasa efectiva anual de 10%, el leasing se hará a 3 años bajo la misma tasa.
Tabla 33: Financiamiento
Fuentes Participación Monto
Financiamiento 81% 2.200.000,00
Patrimonio 19% 518.889,64
Total Deuda y Patrimonio 100% 2.718.889,64
Elaboración propia
Tabla 34: Estructura de la deuda
Año Saldo Amortiz. Interes Cuota Comisiones Cuota
Total
1 2.060.828,2 285.136,2 207.966,1 493.102,3 89,34 493.191,7
2 1.761.774,8 313.649,8 179.452,5 493.102,3 89,34 493.191,7
3 1.432.816,1 345.014,8 148.087,5 493.102,3 89,34 493.191,7
4 1.070.961,5 379.516,3 113.586,0 493.102,3 89,34 493.191,7
5 672.921,42 417.467,9 75.634,39 493.102,3 89,34 493.191,7
6 235.077,33 459.214,76 33.887,60 493.102,3 89,34 493.191,7
Elaboración propia
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5.4. Flujo de fondos
5.4.1. Estado de resultados
En este punto se mostrara de manera detallada los flujos económicos y
financieros para determinar si el proyecto será rentable.
Tabla 35: Estado de resultados
1 2 3 4 5 6
Ventas (VV) 777522,22 1321787,77 1399539,99 1321787,77 1399539,99 1321787,77
Costo de ventas -254664.03 -415144,08 -434838,04 -415144,08 -434838,04 -415144,08
Utilidad Bruta 522858,19 906642,97 964701,95 906642,97 964701,95 906642,97
Gastos
administrativos -148120,00 -148120,00 -148120,00 -148120,00 -148120,00 -148120,00
Gastos
financieros -236239,84 -199246,95 -161361,40 -113675,37 -75723,73 -33976,94
Depreciación -120348,74 -120348,74 -120348,74 -32443,81 -32443,81 -32443,81
Utilidad operativa 18149,61 438927,29 534871,81 612403,79 708414,40 692102,22
Impuesto a la
renta -5444,88 -131678,19 -160461,54 -183721,14 -212524,32 -207630,67
Utilidad Neta 12704,72 307249,10 374410,27 428682,65 495890,08 484471,55
Elaboración propia
5.4.2. Flujo de fondos económicos
Se muestra el flujo de fondos económico en el cual se trata de una inversión
del 100% de capital propio sin endeudamiento.
P á g i n a 130 | 141
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Tabla 36: Flujo económico
Inversión 1 2 3 4 5 6
Inversion -2718890
Valor residual 2331510
Ingresos 917476 1559710 1651457 1559710 1651457 1559710
Costos de ventas -310566 -506274 -530290 -506274 -530290 -506274
gastos administrativos -148120 -148120 -148120 -148120 -148120 -148120
IGV x pagar 0 0 -133080 -146792 -156465 -146792
impuesto a la renta -5445 -131678 -160462 -183721 -212524 -207631
Sub total -2718890 453345 773637 679505 574802 604058 2882403
Elaboración propia
5.4.3. Flujo de fondos financieros
Se muestra el flujo de fondos financiero en el cual se trata de una inversión del
25% de capital propio con un endeudamiento del 75% de la inversión.
P á g i n a 131 | 141
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Tabla 37: Flujo Financiero
Inversión 1 2 3 4 5 6
Inversion -2718890
Valor residual 2331510
Ingresos 917476 1559710 1651457 1559710 1651457 1559710
costo de ventas
-310566 -506274 -530290 -506274 -530290 -506274
gastos
administrativos -148120 -148120 -148120 -148120 -148120 -148120
IGV x pagar 0 0 -133080 -146792 -156465 -146792
impuesto a la renta -5445 -131678 -160462 -183721 -212524 -207631
FINANCIAMIENTO 2.200.000
Cuotas del Leasing -133.313 -133.313 -136.625
Cuota Banco -493.102 -493.102 -493.102 -493.102 -493.102 -493.102
Total -518.890 -173.070 147.222 49.778 81.699 110.955 2.389.300
Elaboración propia
5.5. Evaluación económica y financiera del proyecto
Evaluación económica: Luego de haber realizado el flujo de fondos económico
se obtuvo los siguientes resultados:
• TIR: 20.85%
• VAN: 862 454.13
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• WACC: 12.7%
Todos los indicadores económicos están positivos, por lo que es un proyecto
rentable, ya que se tiene una Tasa interna de retorno positiva de 20.85%,
bastante mayor al WACC.
Evaluación Financiera: Luego de haber realizado el flujo de fondos financiero
se dio como resultado el siguiente cuadro, que a diferencia del flujo económico
dará valores mayores debido a que la deuda genera valor, esto se verá
reflejado en el escudo fiscal dando a la larga mayores ganancias.
• TIR: 30.44%
• VAN: 1 119 482, 04
Todos los indicadores económicos están positivos, por lo que es un proyecto
rentable, ya que se tiene una Tasa interna de retorno positiva de 30.44%, y un
WACC de 8.09%
Finalmente se puede concluir que el proyecto es rentable ya sea que se
financie por medios propios o través de bancos.
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CONCLUSIONES
• El cultivo en pozas, en jaulas de mar o ríos y los sistemas de recirculación son
alternativas que, desarrolladas a modo industrial, pueden servir para satisfacer la
demanda alimentaria reduciendo la depradación del mar por parte de la pesca
• Los sistemas de recirculación son la técnica más amigable con el medio ambiente
para producir pescado u otros organismos marinos. No obstante, también es la
técnica que requiere mayor inversión y desarrollo tecnológico
• La tilapia es un pez cuya demanda ha experimentado un auge exponencial en los
últimos años y se presenta como una altenativa de desarrollo para las empresas
acuícolas
• Los filtros laminares son una alternativa interesante y eficiente para eliminar
pequeñas partículas del agua en zonas que se dispone de espacios reducidos
• Los filtros biologicos percoladres son una alternativa eficiente en el uso de energía
para regular los niveles de amonio y dióxido de carbono en el agua
• Los sistemas de recirculación son una técnica viable económicamente en la realidad
peruana para producir pescado a escala intensiva
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RECOMENDACIONES
• Haceer un comparativo sobre otras técnicas de cultivo de pescado que no hayan sido
investigadas en esta tesis para evaluar su eficiencia
• Investigar sobre la manera de hacer más amigable ambientalmente las técnicas
acuícolas tradicionales como las pozas y el cultivo en jaulas
• Proponer sistemas de recirculación que sirvan para cultivo de subsistencia
• Proponer alternativas para mejorar el diseño propuesto en la presente tesis
• Proponer otras alternativas al filtro laminar para la eliminación de sólidos y analizar
su eficiencia a modo comparativo
• Proponer otras alternativas al filtro percolador para la eliminación de Amonio y
Dióxido de carbono y analizar su eficiencia a modo comparativo
• Hacer un plan de operaciones y mantenimiento para el sistema propuesto en la
presente tesis
• Hacer un plan de aprovechamiento de los residuos de los pescados para incorporarlo
al esquema de funcionamiento de la planta
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ANEXOS: Tabla A-1
Tabla A-2
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Tabla A-3
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